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光致电化学（Photoelectrochemical,PEC）生物传感器是基于光电材料的光电转换效应而发展起来的一个领域。其中,光电材料本身的光电特性显著的影响着所构建的传感器的性能。而合适的信号放大策略,为进一步提高传感器对目标物的分析检测性能奠定了基础。因此,为优化光致电化学生物传感器的分析性能,开发新型的光电活性材料,并设计相宜的信号放大策略显得尤为重要。核酸探针技术是定性以及定量分析特定RNA和DNA片段的有力工具,也是目前生物分析领域中应用最广泛的技术之一。本文基于发展新型光电活性材料并设计合适的酶辅助核酸放大策略,以提高传感器的分析性能为目的进行研究,构建一系列光致电化学生物传感器,旨在实现对癌症标志物micro RNA-141的灵敏分析检测。具体工作如下:1.基于[Ru（dcbpy）2dppz]2+/富勒烯共敏化PTB7-Th的高灵敏光致电化学生物传感器研究在这项工作中,我们基于供-受体型光电活性材料（PTB7-Th）作为信号指示剂构建一种新型光致电化学（PEC）共敏化策略,将敏化剂[Ru（dcbpy）2dppz]2+嵌入到DNA双链,富勒烯(nano-C60)固定于DNA纳米花（nanoflowers,NFs）表面,基于此构建了一种新型的光致电化学生物传感器并用于micro RNA-141的检测。由于这三种光电活性材料的能级能够很好的匹配,因此,[Ru（dcbpy）2dppz]2+和nano-C60能有效增强PTB7-Th的光电转换效率,进而显著提高传感器的光电流信号。同时,为了进一步提高所构建的传感器的灵敏度,我们设计了基于双特异性核酸酶（duplex specific nuclease,DSN）诱导的目标物循环放大技术,并将其应用于本工作中。所构建的生物传感器具有良好的分析性能,线性检测范围在2.5fmol/L到2.5 nmol/L内,检测限低至0.83 fmol/L。值得注意的是,这种共敏化策略为有效提高光敏材料的光电转换效率提供了一种简单有效的方法,从而显著的增强光电流信号,提高PEC生物传感器的灵敏度和准确度,并实现对各类目标物超灵敏、高准确度的检测。2.基于双功能Hemin构建Z型结构的新型光致电化学生物传感器的研究我们在上一项工作中通过构建共敏化结构显著提高了PEC生物传感器的光电流信号。但是,基底材料总是会带来不可忽视的背景信号,这将不利于提高传感器的准确度和灵敏度。因此,我们希望能够借助于一种材料既能够作为信号猝灭剂来降低初始信号,同时也能够提高传感器的最终响应信号。然而,光致电化学生物传感系统中常用的信号猝灭剂只具有单一的单向信号猝灭作用,这将导致PEC传感器狭窄的检测范围以及有限的灵敏度。本工作以双功能hemin作为信号猝灭剂和电子媒介体,借助T7核酸外切酶（exonuxlease,Exo）辅助的目标物循环放大技术,构建了一种新型的“signal on”型PEC生物传感器并用于micro RNA-141的灵敏检测。首先,采用介孔TiO2-hemin（MTiO2-hemin）作为底物,其中MTiO2作为光电活性材料,hemin作为其信号猝灭剂,得到一个非常微弱的初始信号。然后,借助T7 Exo辅助的目标物循环放大技术,少量目标物可以转化为大量H1探针,并与CdS量子点（quantum dots,QDs）标记的H2进一步杂交形成MTiO2-hemin-CdS QDs的Z-scheme结构。同时,hemin也可以作为在Z-scheme结构中的电子媒介体来显著增强PEC信号。此项工作所构建的PEC生物传感器在0.25fmol/L到2.5 nmol/L范围内对micro RNA-141的定量检测具有良好的灵敏度,其检测限为139 amol/L,该工作为高效的PEC生物分析和癌症的早期临床诊断开辟了新的前景。3.基于Bi2WO6作为光电活性材料及单酶双循环放大策略的光致电化学生物传感器的研究在前面两项工作中,我们都借助于酶辅助的目标物循环放大的技术来进一步提高传感器的分析性能。通常,单循环放大策略的放大效率远小于双循环的放大效率。而在已经构建的双循环策略中,普遍存在着酶干扰反应,对环境较为敏感等缺点。因此,我们提出了一种基于T7 Exo和链置换反应（strand diaplacement reaction,SDR）相结合的新型单酶双循环放大策略来实现目标物的放大。以发卡链1（Hairpin DNA1）H1修饰的磁珠（magnetic bead,MB）为底物,目标物通过杂交反应与H1杂交形成DNA-RNA双链,此时引入H2-SiO2置换目标物,实现目标物的循环,而后利用T7 Exo剪切H1/H2-SiO2杂交的双链部分,最后完全释放磁珠修饰的H1,其继续与H2-SiO2杂交,以此循环利用最终输出大量的output DNA-SiO2。以Bi2WO6作为光电活性材料提供了较高的初始信号,引入output DNA-SiO2后,SiO2靠近电极表面有效猝灭光电流信号。基于所设计的单酶双循环信号放大策略构建了光致电化学生物传感器并用于micro RNA-141的灵敏检测。此项工作所构建的传感器对目标物microRNA-141具有0.25 fmol/L到2.5 nmol/L的检测范围,检测限低至83 amol/L。结果表明,所构建的PEC生物传感器具有良好的分析性能,为进一步发展PEC生物传感器提供了新的思路。