光电化学（photoelectrochemical,PEC）生物分析是基于光电化学过程与生物识别过程相结合的一种新型生物分子检测方法,利用目标物与光活性材料之间的直接电子转移产生的光电流变化,实现对目标物的定量检测。随着生物分析对灵敏度需求的不断增长,提高光电转换效率以及选择有效信号放大策略显得尤为重要。因此,寻找高性能光活性材料,引入简便、高效信号放大策略,探索新型传感识别体系是目前PEC生物分析的研究热点。本论文合成了具有优良光电性能的硫化铋基纳米异质结材料,并结合酶辅助的氧化还原循环信号放大策略,构建了PEC免疫传感平台和自供能PEC免疫传感平台,实现了对疾病相关生物标志物的分析检测。本论文主要创新点和研究内容如下:1.以直接Z-scheme Bi2S3/Bi2MoO6异质结作为光电极,结合光生空穴诱导的化学-化学氧化还原循环信号放大（RCA）策略,设计了用于超灵敏检测白细胞介素-6（IL-6）的PEC免疫分析方法。首先,采用水热法制备了具有仿生结构的Z型异质结材料,将其修饰在ITO电极上。这种Z-scheme异质结能够有效地改善光生载流子的空间分离,增加光利用率,进而产生了更高的光电流信号。同时,酶催化诱导的氧化还原循环信号放大策略也起到了增强PEC信号的作用,从而实现了光电阳极生物分析的多重信号放大。最后,将成功构建的PEC免疫传感器应用于IL-6的检测,线性范围为5.0×10-14–1.0×10-8 g/mL,检出限为2.0×10-14 g/mL（S/N=3）。将该免疫传感器用于人血清样品中IL-6的检测,加标回收率在90.0%–110.0%之间。2.结合光生空穴诱导的氧化还原信号放大策略,构建了无膜自供能PEC传感器,用于劈裂式（split-type）肌红蛋白（Myo）的灵敏检测。该体系由在一室中的Bi2S3/BiPO4异质结光电阳极和一个Pt阴极组成,Myo作为目标蛋白。首先,免疫分析中的碱性磷酸酶（ALP）标签在96孔板中生成信号物质抗坏血酸（AA）。其次,通过Bi2S3/BiPO4光电极上的光生空穴对Fc进行初始氧化,并通过AA对Fc+进行再生,实现了化学-化学氧化还原循环。然后将酶促反应生成的AA转移到含有二茂铁（Fc）和三（2-羧基乙基）膦（TCEP）的溶液中进行PEC测试。结果表明,该自供能PEC传感体系性能良好,线性范围为5.0×10-13–1.0×10-7 g/mL,检出限为2.0×10-13g/mL。将该传感器用于人血清样品中Myo的检测,结果与信阳市中心医院的检测结果一致,加标回收率在89.0%–110.0%之间,RSDs小于5.6%。该工作为自供能PEC生物传感器中氧化还原循环策略的设计提供了思路,也为癌症的临床诊断提供了一种有效的方法。3.探索了在光电阴极上进行化学–化学氧化还原循环的可行性,并将光阳极与生物识别事件分离,构建了一个自供能PEC生物传感器,实验结果表明该传感器具有高的灵敏度和良好的抗还原性物质干扰能力。该体系由Bi2S3/Bi3TaO7异质结光阳极和形状的CuIn S2光阴极在分离室中组成。使用IL-6作为目标蛋白,免疫反应中的碱性磷酸酶标签催化产生信号物质4-氨基酚（AP）,将生成的AP转移到含有Ag+和β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸还原二钾（NADH）的溶液中后滴在CuInS2光阴极表面,触发化学-化学氧化还原循环。同时,在光电阴极上沉积的大量Ag,增强了自供能系统的光电流响应。光电阴极上的化学-化学氧化还原循环与酶放大相结合,使得PEC生物传感系统对IL-6的检测具有高选择性和高灵敏度。该传感器的检出限为2.0×10-14 g/mL,线性范围为5.0×10-14–1.0×10-8 g/mL。此外,该方法成功应用于人血清样品中IL-6的测定,加标回收率为86.0–110.0%,RSDs不大于7.9%。本工作为化学-化学氧化还原循环放大技术在生物分析中的应用及发展提供了新思路。4.巧妙使用化学氧化还原循环信号放大策略,构建了一个光阳极与生物识别事件分离的自供能PEC传感平台,用于比色法检测热休克蛋白90a（HSP90a）。该传感器由Z-scheme Bi2S3/Bi2O3光阳极和一个NiO电极组成。在可见光的激发下,光电阳极产生的光电子会通过外部电路传输到光阴极。在HSP90a存在的情况下,由于空间位阻的作用,光电子转移速度减慢,导致Fe（BPT）32+的显色程度不同。这种酶催化诱导的化学氧化循环策略在实现可视化检测的同时也使得比色信号被显著放大。Fe（BPT）32+的色强与HSP90a浓度成正比,因此可以根据色强对HSP90a进行定量检测。该传感器的检出限为1.0×10-14 g/mL,线性范围为4.0×10-14–1.0×10-8g/mL。该方法为生物样品的检测提供了一种快速、直观的方法,在肿瘤标志物的诊断中具有广阔的应用前景。