近年来,光电化学技术正在快速发展,已经成为一种用于分析物测定的强而有力的分析工具。拥有光电转换活性的物质在受到能量大于其禁带宽度的光照射激发后,会发生电荷分离或转移过程,从而产生光电位或光电流。根据测量参数的不同,光电化学传感器可分为电位型和电流型两种。其中,电流型光电化学传感器进行定量测定的基础是由待测物与光电化学活性物质之间的物理、化学相互作用而产生的光电流变化。本论文利用量子点构建几种基于光电化学响应的生物传感器,并将其应用于分析物的检测,重点考察了其制备过程和传感机制。具体内容如下:第一章为绪论,首先概述了光电化学传感器的概念、特点和光电流产生机理及其研究进展。其次介绍了电流型光电化学传感器,特别是其在生物分子测定方面的应用进展,并对光电化学生物传感分析的发展趋势进行了展望,最后提出了本论文的工作设想。第二章制备了以巯基丙酸修饰的水溶性CdTe量子点并将其应用于光电化学生物传感器的构建。基于CdTe量子点和Ag纳米粒子间的能量转移耦合蛋白酶的催化水解作用,构建肽链-量子点基的光电化学生物传感器用于癌症标志物IV型胶原酶的检测。首先,CdTe量子点被固定到铟锡氧化物玻璃（ITO）电极表面通过巯基丙酸包覆的带负电荷的量子点与带正电荷的聚二烯丙基二甲基氯化铵之间静电吸引作用。随后,设计了一条特殊序列的肽链包含有带正电荷的精氨酸在一端,另一端是半胱氨酸标记的终端且以Ag纳米粒子修饰。肽链末端连接到电极上通过带正电的精氨酸和带负电荷的量子点之间的静电吸引作用。在光照下,因为CdTe量子点和Ag纳米粒子间的激子等离子体能量转移作用,修饰电极获得较低的光电流。IV型胶原酶加入后可以降解肽链上的Gly-Pro-Ala残基,导致Ag纳米粒子离开电极表面,从而光电流回升。获得IV型胶原酶的检测线性范围为0.5到50.0μg/mL,检测限为0.096μg/mL。传感器的制备过程简单易行,通过变换酶的种类及所设计肽链的序列,可以实现通用型光电化学蛋白酶传感器的构建。第三章基于抗坏血酸作为最常用的一种无毒、高效的电子供体,脱铁铁蛋白作为蛋白质笼,在此,希望开发一种基于蛋白质笼的模板合成方法制备抗坏血酸包埋物,然后以特定的酶水解相应的包埋物,原位释放抗坏血酸作为电子供体产生光电流。在这项工作中,基于脱铁铁蛋白分解-重组对pH的依赖性,抗坏血酸包埋到其空腔内被实现,成功地合成了具有不同抗坏血酸含量的脱铁铁蛋白纳米包埋物（APOAA）。实验中,观察到抗坏血酸包埋率随着其加入量的增加而增长。从APOAA中释放的抗坏血酸的量随着pH由弱碱性逐步降低到强酸性而增多。在生理pH条件下,APOAA是稳定的,可以将合成的APOAA用于以后的光电化学实验中。第四章一个基于APOAA的信号增强的光电化学传感器用于蛋白酶的检测被构建。利用层层自组装技术获得简单的CdTe量子点修饰的ITO电极作为工作电极,以包含APOAA的缓冲液作为检测液,构建光电化学传感器实现对胰蛋白酶的定量测定。传感机理基于胰蛋白催化APOAA的水解原位释放抗坏血酸作为牺牲的电子供体。光照下,抗坏血酸可以去捕获CdTe量子点的光生空穴,导致增强的光电流响应。在此体系中,传感器依靠监测来自于均相溶液中的酶催化底物的水解作用产生的光电流强度实现对胰蛋白酶的测定。在最优条件下,获得胰蛋白酶的低检出限2.7ng/mL和从30到450ng/mL的线性范围。这种光电化学生物传感器不仅可以用于胰蛋白酶活性的测定,也可以用于相应的抑制剂筛选。提出的光电化学传感器用于生物样品中检测胰蛋白酶,可以获得89%?102%的回收率。第五章构建了信号增强的免疫光电化学传感器用于检测肿瘤标志物。选择甲胎蛋白（AFP）作为模型分析物以研究所提出的传感器的制备过程和分析性能。传感器的制备过程如下:以CdSe量子点作为光活性材料,生物素化的AFP抗体作为检测探针,链霉亲和素作为信号捕获单元,生物素功能化的APOAA作为信号放大单元,并将它们依次组装到ITO电极上。信号传感原理基于原位酶水解生物素功能化的APOAA释放抗坏血酸作为电子供体以产生光电流。免疫传感器的光电流改变来自于AFP的浓度变化。构建的传感平台对于AFP的检测显示出高选择性和良好的灵敏度。在最佳条件下,获得0.001至1000ng/mL的宽线性范围和0.31pg/mL的低检测限。开发的免疫传感器预期可以用于在临床实验室癌症筛选或癌症监测中确定人血浆中的AFP和其他肿瘤标志物的浓度。第六章构建光电化学传感器用于检测金属离子。以表面修饰ZnS量子点的ITO电极作为工作电极,多巴胺（DA）作为检测液,当加入不同量的Cu²⁺时,基于Cu²⁺与多巴胺（DA）之间的相互作用,可以形成含Cu²⁺的多巴胺聚合物PDA-Cu（II）,这破坏了多巴胺到光生空穴间的电子转移,结果导致了光电流的减少。利用降低的光电流在线性范围1至1000pM之间实现对Cu²⁺的检测,并获得了0.45pM的检测限。由此,得到了一种新型、简单、灵敏并和环境友好的光电化学Cu²⁺传感器。基于电极表面状态变化的光电化学传感器可以实现对Cu²⁺灵敏检测。最后,对本论文的工作进行了总结,并提出了下一步研究工作的思路和展望。