光电化学（PEC）生物分析作为一种新发展起来的检测手段已经取得了飞速的发展,在生物分析领域发挥着越来越重要的作用。PEC生物分析是将PEC和生物识别过程结合起来构建的一种新的分析检测平台,具有成本低、设备简单、灵敏度高、易于小型化等优点。此外,PEC生物分析中采用两种不同形式的能量分别作为激发信号和检测信号,能有效的降低传感器的背景信号从而使其具有较高的灵敏度。基于以上优势,PEC生物分析受到了研究者们的关注并在快速发展。然而,PEC生物分析仍然存在诸多的不足与挑战,例如光敏材料的选择、传感机理的设计、分析检测设备的改进等。其中,光敏材料对PEC生物分析中光电流的产生和变化起着关键性作用,选择合适的光活性材料能极大的提升PEC生物传感器的性能。在PEC生物分析检测中多使用n-型半导体作为光活性材料构建阳极生物传感器,n-型半导体存在光电转换效率低,光电流信号易受到电子供体的干扰而不稳定等缺点,因此探索合适的光活性材料是当前PEC生物分析发展的方向。另外,常见的PEC生物传感器的检测模式可分为“signal on”和“signal off”两种,“signal off”型的PEC生物传感器作为一种经典的检测模式已经被广泛研究。最近,基于p-n猝灭机理构建的“signal off”型的PEC生物传感器被报道能极大的提高检测的灵敏度和线性范围。随着生物分析领域对检测灵敏度的要求越来越高,构建高灵敏度和高选择性的PEC传感器就显得尤为重要。基于以上几点,本文主要围绕新型光电活性纳米材料的制备及应用、信号放大策略的设计等展开研究,从而实现对目标物的高灵敏检测,利用功能化的新型光电活性纳米材料与DNA放大策略以及p-n猝灭的信号放大策略相结合的方式构建新型PEC生物传感器并将其用于生物分子分析领域,同时也对材料的性能、相应的检测机理进行了分析,主要研究内容及相关结论如下:1.使用p-型金属有机聚合物-聚苯乙炔铜（PPh ECu）作为光活性材料构建自供能的阴极PEC生物传感器用于葡萄糖的检测在PEC生物传感领域,探索新颖且合适的光敏材料是极为关键的。本章通过室温搅拌的方式制备得到具有较高阴极光电活性的PPh ECu,该材料在无外加电压的条件下显示出了较高的光电活性,因此可用于构建自供能的PEC生物传感。之后,通过层层组装的方式在玻碳电极表面构建PEC生物传感用于葡萄糖的定量分析。检测机理如下:在光照下由光活性材料产生较强的阴极光电流信号,材料产生的光生电子能和电解液中的氧气发生作用生成过氧根离子而被消耗掉从而提高光生电子和空穴的分离速率实现PEC信号的放大。当电解液中存在葡萄糖时,葡萄糖氧化酶在电解液中氧气的作用下分解葡萄糖产生葡萄糖酸和过氧化氢并将氧气消耗掉,使得电解液中可被光活性材料捕获的氧气的浓度降低从而引起光电流信号的下降,随着电解液中葡萄糖浓度的增加,光电流信号逐渐降低从而实现对葡萄糖的检测。在检测过程中发现随着葡萄糖浓度的升高光电流信号呈现线性降低的趋势,并由此得到二者之间的线性关系为ΔI/I0=0.1805-0.2740 log C,线性检测范围为0.5000–5000μM,经计算的最低检测限为0.1600μM,与此同时,目标传感器还呈现出了较好的稳定性和选择性。2.基于2/CdCO3/Cd S三元纳米复合材料和Y-型DNA结构构建p-n猝灭型的PEC生物传感器用于mi RNA-21的分析检测复合材料作为一种有效的提高光电转换效率的方式已经被广泛的研究,但仍存在制备复杂、PEC信号不理想等缺点。此外,最近有文献报道基于p-n猝灭构建的PEC生物传感器能够有效的提高检测的灵敏度具有较好的发展前景。基于以上两点,本章通过一步水热法合成SnO2/Cd CO3/Cd S三元复合纳米材料,该材料是以SnO2作为基底材料,Cd CO3/Cd S作为敏化剂制备得到的三元敏化结构,由于材料之间匹配的能带结构有利于光生电子和空穴的分离从而极大的提高了材料的PEC信号。然后,将n-型的三元复合纳米材料滴涂在玻碳电极表面作为光活性基底,滴涂的材料在电极表面干燥成膜后,将电极浸没在巯基乙酸溶液中以使电极表面带羧基。表面带羧基的电极在EDC/NHS的作用下能使羧基活化并通过经典的酰胺反应将氨基修饰的探针DNA引入到电极表面。另外,在目标物的作用下,通过DNA的链置换扩增反应（SDA）可以产生大量的辅助DNA,辅助DNA可以与探针DNA和制备得到的p型的Cu S量子点（QDs）标记的DNA杂交,在电极表面形成稳定的Y型DNA（Y-DNA）结构。电极表面形成的Y-DNA能够使Cu S QDs稳定的存在于电极表面,拉进其与n-型SnO2/Cd CO3/Cd S的距离。在PEC测试过程中,p-型的Cu S QDs能够和n-型的SnO2/Cd CO3/Cd S竞争光能以及电解液中的电子供体从而大大降低阳极光电流信号,实现有效的p-n猝灭。通过改变目标DNA的浓度,引入电极表面的Cu S QDs的数量也会发生变化,p-n猝灭的效果也会发生变化从而引起光电流的改变。经测试发现目标DNA的浓度和光电流之间呈现出线性相关,拟合得到的线性方程为I（μA）=-0.4355 log c+3.1242,线性相关系数为0.9943。此外,检测限为3.250 f M,明显低于很多已报道的其他方法。此外,目标PEC生物传感器还具有较好的选择性和稳定性,在实际样品分析中具有可接受的误差。