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癌症是当今社会致死率较高的一种疾病,因此癌症标记物的检测在癌症的早期筛查、早期诊断、疗效监测与术后预后中有着非同寻常的意义。光电化学传感是一种新颖的分析方法,具有快速、简便、灵敏等优点。将光电化学传感器应用于癌症标记物检测具有潜在的应用前景,但若以光电化学传感器检测复杂体系中癌症标记物,其特异性和稳定性还有待提高。于是,本工作以Fe3O4为核制备了Fe3O4@SiO2、Fe3O4@SiO2@CdS超顺磁性核壳结构材料,并结合CeSe、CeTe@ZnS量子点以及贵金属银纳米粒子构建了灵敏度高、特异性强的光电化学生物传感器,并实现了对癌胚抗原（CEA）和两种microRNA的高性能检测,主要工作如下:（1）我们以超顺磁性Fe3O4@SiO2@CdS核壳结构材料构建光电化学生物传感器并将其用于CEA检测。用壳聚糖在Fe3O4@SiO2@CdS纳米颗粒表面引入氨基,再通过戊二醛使Fe3O4@SiO2@CdS与氨基探针连接,形成Fe3O4@SiO2@CdS-DNA1纳米颗粒。将Au纳米颗粒固定在大尺寸的SiO2表面,再与巯基探针相连,形成SiO2-Au-DNA2结构。随后依据碱基互补配对原则,Fe3O4@SiO2@CdS-DNA1与SiO2-Au-DNA2结构分别连在CEA适配体两端。形成Fe3O4@SiO2@CdS-DNA1-CEA aptamer-DNA2-Au-SiO2类三明治式复合材料,完成了光电化学生物传感器的构建。起初,由于大尺寸的SiO2-Au-DNA2纳米颗粒阻碍了Fe3O4@SiO2@CdS与电极之间的电子转移,传感器的光电流较小。随着CEA适配体不断捕获CEA,越来越多的SiO2-Au-DNA2与Fe3O4@SiO2@CdS-DNA1分离,空间位阻效应减弱,光电流逐渐恢复。超顺磁性材料的应用,使靶标从复杂体系中提取、清洗的操作简便化,有效排除了复杂体系中靶标共存物的信号干扰,使传感器的选择性大幅增强。除此之外,所设计的光电化学生物传感器在灵敏度和稳定性等方面也有不俗的表现。（2）microRNA已被证明为多种癌症的重要标志物,因此灵敏地检测人体内microRNA表达水平在癌症的预防诊断和临床治疗方面有重大意义。由于人体内microRNA的低丰度表达,提高microRNA检测的灵敏度一直是学者们的重点研究内容。这项工作中,我们根据熵驱动原理,推动microRNA在体系内的自主循环,实现了生物信号放大,有效增强了microRNA检测的灵敏度。首先我们通过EDC-NHS经典偶联反应将DNA链L和D分别与超顺磁核壳结构材料Fe3O4@SiO2和量子点CdSe偶联,然后L,D和R三条DNA组装为结构（I）。随后引入靶标microRNA-155（T）,依据链置换原理,DNA链R被T置换出来并回收利用。接着投入DNA链F,生成了结构（II）。同时靶标T脱离并自动投入下一组循环中,而与CdSe量子点偶联的D链也被置换出来并重复利用。相较于结构（I）,结构（II）的光电流强度明显减弱,这是CdSe QDs的脱离导致。通过外加磁场将结构（II）从复杂体系中分离并洗涤,不仅可以有效提高传感器的选择性,并且能将置换出的DNA链重新利用,实现整个体系无废料产生。以熵驱动链置换反应构建的无酶无废料的光电化学传感器即使面对人血清样品也能高灵敏、高选择性地检测microRNA-155。除了优异的选择性和灵敏度之外,该策略设计的光电化学生物传感器还具有成本低,检测便捷和可回收利用等优点。（3）DNA行走机器作为一种新型分子机器,可以在纳米尺度上模拟机械运动,实现特定轨道上的分子行走,以直接生成大量output DNA作为信号指示剂,在生物传感和生物医学领域有着广阔应用前景。本工作研制了一种新型的无酶熵驱动DNA行走机器,配合Ag纳米颗粒与CdTe@ZnS核壳结构量子点之间独特的电荷转移机理,构建具有三重信号放大功能的PEC生物传感器,并应用于microRNA-141的检测。在这项工作中,靶标microRNA-141首先与保护探针结合并释放特制的DNA行走探针,行走探针在SiO2纳米颗粒表面进行三维行走,随着DNA行走机器的运行,大量output DNA被释放,有效放大了靶标的生物信号。随后修饰在超顺磁材料Fe3O4@SiO2上的捕获探针与output DNA杂交,并通过磁吸将其从复杂的反应体系中分离。然后再依据碱基互补配对原则,output DNA与富含胞嘧啶的且带有CdTe@ZnS核壳结构量子点的信号探针H互补。H与Ag+配位结合并用对苯二酚将Ag+还原为Ag纳米颗粒。Ag纳米颗粒加快了CdTe@ZnS量子点的电荷转移,增强了光电信号表达。DNA行走机器放大了靶标的生物信号表达,CdTe@ZnS核壳结构量子点的光电信号也远远优于单一量子点,再加上Ag纳米颗粒对CdTe@ZnS量子点的信号敏化效果,三重信号放大协同构建的光电化学生物传感器在检测灵敏度方面具有优异表现。