光致电化学（PEC）生物传感器是电极在光源照射下把光活性物质与目标物之间的特异性结合所引发的物理、化学及生物作用转化为光电流信号,进而实现定量检测目标物的一类传感器。PEC生物传感器由于其灵敏度高、操作简单、响应迅速、选择性好等优点在分析方面倍受瞩目和推崇。本论文主要以光电活性材料苝系物为固载基质,结合多种高效的信号放大技术（DNA自组装、纳米模拟酶催化、DNA循环）构建高灵敏PEC生物传感器实现对蛋白质和金属离子的痕量分析。主要内容包括以下几个方面:1.基于网状三维（3D）DNA中亚甲基蓝（MB）敏化苝四甲酸（PTCA）构建PEC生物传感器MB作为一种有机染料,光吸收范围宽,能有效敏化PTCA,使其具有更大的光电流信号。基于此,我们以PTCA为固载基质,结合DNA自组装技术获得MB修饰的网状3D DNA纳米结构,构建了一种高灵敏的PEC生物传感器实现对铅离子(Pb²⁺)的定量分析。其中,无酶自组装形成的网状3D DNA可作为敏化剂载体,增加MB固载量,有效地增强PTCA的光电流信号。同时,该PEC生物传感器制备简单,在有机染料敏化型PEC生物传感器上有较好的应用前景。2.基于锰卟啉（MnPP）同时作为辣根过氧化物（HRP）模拟酶和PTCA猝灭剂构建PEC生物传感器“信号衰减型”（signal off）PEC生物传感器的灵敏度主要取决于目标物识别后光电流信号的降低程度。然而,现有的“signal off”型传感器一般采用空间位阻、光活性材料消耗、能量传递等单一方法来实现信号的降低,一定程度限制了传感器灵敏度的提高。因此,本文基于MnPP同时作为HRP模拟酶和PTCA猝灭剂构建了一种新型PEC生物传感器。首先,我们以PTCA为光活性材料并修饰于电极表面,从而获得一个极高的PEC初始信号。随后通过典型的夹心式反应将DNA自组装形成的网状3D DNA结构修饰于电极表面。由于卟啉锰可以嵌入DNA双链中,可以将大量的MnPP镶嵌于网状3D DNA纳米结构。我们发现MnPP不仅可以猝灭PTCA光电流信号,还可以模拟HRP酶催化促进电极表面快速产生阻碍电子传递的沉淀,进一步降低电流信号,从而获得双重降低的PTCA光电流信号,有效提高了传感器的灵敏度。因此,通过一种物质同时具备多种功能的策略,克服使用单一功能的局限性或多种物质同时使用带来的复杂繁冗的操作,为高灵敏的生物监测开辟了新途径。3.基于单一界面敏化/猝灭策略构建波长分辨型双组分同时检测PEC生物传感器同一界面多组分同时检测可以有效提高分析效率,缩短分析时间,增加分析通量。本文基于敏化剂MB和猝灭剂二茂铁（Fc）在特定波长下对苝-3,4,9,10-四羧酸二酐（PTCDA）信号的影响巧妙地构建了同一界面两种目标物同时检测的PEC生物传感器。利用主客体识别将被Mg²⁺或Pb²⁺剪切的Fc或MB标记的DNA片段吸附在电极表面,从而影响不同波长下PTCDA的光电流信号,再通过计算,定量分析Mg²⁺和Pb²⁺的浓度。该策略能够很好地区分同一界面上不同目标物引起的信号变化,且目标物不局限于金属离子,可用于蛋白质、DNA、miRNA等其它物质的同时分析。