光电化学（PEC）过程是指分子、离子或半导体材料等因吸收光子而使电子受激发产生电荷传递,从而实现光能向电能的转换。光电化学生物传感器是基于建立光电化学反应过程中产生的光电流或光电压变化与待测物浓度间的关系实现定量检测。二氧化锡（SnO₂）是一种常见的纳米半导体材料,具有热稳定性高、制备成本低和电子迁移率高等优点,因此常作为光电化学传感器的基础材料。SnO₂作为n型宽禁带半导体,其禁带宽度约为3.5 eV,对应吸收光为紫外光,而紫外光仅占太阳光的5%左右,且紫外线对生物有强大的杀伤力,这些部分限制了SnO₂在光电传感领域的进一步应用。因此,对SnO₂进行修饰性改良,拓宽其光吸收范围,通过抑制光生电子空穴对的复合进一步提高SnO₂的光电转换效率是十分必要的。因此,电极材料光电转换效率和稳定性的提高可以为光电化学生物传感器的高灵敏度及高稳定性提供重要保障。本论文主要利用染料和窄禁带半导体材料对宽禁带半导体材料SnO₂进行敏化。基于此,针对不同的待测目标,包括小分子或生物大分子,构建相应的光电化学生物传感器,实现对它们的特异性灵敏检测。本论文的具体工作包含下述几个方面:1.通过光电化学方法检测M.SssI甲基转移酶活性及考察其抑制剂的影响本工作采用Ru（bpy）₂（dppz）²⁺（Ru=钌,bpy=2,2’-联吡啶,dppz=邻联二吡啶[3,2-a:2’,3’-c]吩嗪）染料对纳米SnO₂进行敏化,同时,Ru（bpy）₂（dppz）²⁺作为DNA嵌入剂充当光电信号分子。首先通过戊二醛的交联作用将5’端修饰氨基的DNA链（包含甲基化识别位点5′-CCGG-3′）共价连接到吸附有聚乙酰亚胺（PEI）的ITO/SnO₂电极（ITO:氧化铟锡）表面。当甲基转移酶和甲基供体S-腺苷甲硫氨酸（SAM）存在时,DNA链中的5′-CCGG-3′序列会被甲基化,被甲基化的DNA链不会受到核酸限制性内切酶HpaII的剪切。由此更多完整的DNA链被保留在电极表面,为光电信号分子Ru（bpy）₂（dppz）²⁺提供更多的结合位点,导致较高的光电响应。实验结果表明,该方法检测M.SssI甲基转移酶活性范围为5-80 U·mL^-1,检测限是0.45 U·mL^-1。该传感器对其他甲基转移酶几乎没有响应,表明选择性良好。另外,我们还利用该传感器考察了甲基转移酶抑制剂5-氮杂-2’-脱氧胞苷（5-Aza-dC）对M.SssI酶活性的影响,测得半抑制浓度为8.43μM,与其他方法所测得的结果相近,表明该光电化学传感器还可以用于对甲基转移酶抑制剂的快速筛查和评价。进一步拓展,改变DNA序列,该传感模式还可以检测其他DNA甲基转移酶的活性。2.基于硫化铋敏化的二氧化锡结合核酸适配体构建光电化学传感器检测妥布霉素本工作通过连续离子层吸附反应法（SILAR）的制备方法,将窄禁带半导体Bi₂S₃与宽禁带SnO₂结合,制备了复合半导体材料。由于Bi₂S₃和SnO₂的能量匹配,Bi₂S₃可以有效地将纳米SnO₂的光吸收带红移到可见光区。另外,通过铋硫键作用,可以便捷地将妥布霉素（TOB）的核酸适配体固定在该复合材料电极的表面,由此构建可以选择性灵敏检测TOB的光电化学传感器。在检测过程中,473 nm可见光照射复合纳米电极上的Bi₂S₃,使其被激发产生电子和空穴,电解液中的草酸作为电子供体可以有效捕获Bi₂S₃的光生空穴,使更多的光生电子流入外电路,产生强的光电响应。当待测分子TOB存在时,它可以特异性地与电极表面的适配体发生作用,形成复合物,导致电极界面阻抗增加,从而降低光电流,由此建立TOB浓度与光电流强度间的相关性。在最优检测条件下,传感器对5-50 nM内的TOB线性响应良好,检测限为4.28 nM。此外,450°C下煅烧制得的SnO₂/Bi₂S₃电极膜稳定性非常好,可以显著提高光电化学传感器的稳定性。加之,本传感器还实现了对实际样品牛奶中微量TOB的定量测定。3.基于铁蛋白-草酸双信号放大策略构建光电化学传感器检测氯霉素为了进一步提高光电化学传感器的灵敏度,在工作三中我们基于铁蛋白-草酸双信号放大策略结合核酸适配体发展了可以超灵敏检测氯霉素（CAP）的光电化学传感器。首先,当待测分子CAP存在时,CAP可以从电极表面竞争与S1结合的CAP适配体,使其脱离电极表面,导致电极界面的阻抗变小,从而增加光电流。加之,脱离电极表面的适配体同时带走其末端结合的铁蛋白,使铁蛋白含量降低,从而消耗草酸减少,因此溶液中更多的草酸可以给Bi₂S₃空穴提供电子,导致Bi₂S₃光生电子空穴对的复合率下降,进一步增加光电流。以上两步起到双重放大光电信号的作用。本工作构建的传感器在CAP浓度为0.05-2 nM范围内展示了良好的线性,检测限为0.046 nM。根据适配体的不同,此传感器阵列还可以用于检测其他抗生素。