光电化学（PEC）生物传感器是在光分析和电分析两种成熟分析方式的基础上发展起来的一种新型检测策略。其输入信号为光,输出信号为电流,因信号形式的完全不同,传感器的背景信号显著降低,同时也赋予了PEC生物传感器更高的灵敏度和更低的检测限。同时,PEC工作站只需在电化学仪器上外接一个光源即可完成搭建,仪器设备简单且高效。基于这些优点,PEC生物传感器在食品安全检测、环境分析和疾病早期诊断方面显示出了广泛的应用前景。在PEC生物传感器的构建中,优良光电材料的选择,高效信号放大策略的设计对于提高传感器的各项性能有着重要的意义。以此为出发点,本篇论文开发出了一系列具有较高光电转换效率的光电活性材料为光电基元,结合高效的核酸信号放大技术,实现了对mi RNA-141及DNA片段等核酸小分子的高效检测。具体工作如下:一、基于AuNPs/ZnSe QDs敏化结构构建的用于目标物DNA检测的灵敏光电化学生物传感器ZnSe QDs具有较窄的带隙宽度（2.67 e V）,在可见光范围具有较强的吸收,同时其还拥有低毒性,生物相容性好等优点,是一种理想的光电活性材料。然而,单一的ZnSe QDs光电转换效率仍然较低,光电响应强度不够理想。在本工作中,通过使用金纳米粒子（AuNPs）作为敏化剂,ZnSe QDs的光电响应得到了显著提高。这主要得益于金纳米粒子的局域表面等离子体共振效应（LSPR）,金纳米粒子通过其表面的等离子体将从可见光中吸收的能量转移到ZnSe QDs的导带上,进一步提高了光电材料的可见光吸收能力和光电转换效率。此外,金纳米粒子LSPR还有着明显的尺寸效应,在进一步优化了其粒径后,AuNPs/ZnSe QDs的光电响应得到了进一步的提高。同时,通过杂交链式反应（HCR）扩增策略的实施,目标物DNA可以转化为修饰有大量金纳米粒子的双链HCR产物,实现了对目标物的有效扩增。综上所述,该PEC生物传感器在1 fmol/L-10 nmol/L范围内对目标DNA有良好的线性响应,检测限低至0.33 fmol/L,为生物分析和疾病诊断中小生物分子的检测开辟了一条新的途径。二、基于三维DNA三棱柱调节酶间距用于mi RNA-141检测的超灵敏光电生物传感器光电材料氮化碳（g-C3N4）是PEC传感器中的一种常见的信号探针,然而其可见光利用效率低、光电子复合率高等问题仍限制着其光电转换效率的进一步提高,并导致了其较低的光电响应强度。本体系提出了一种以K+掺杂的氮化碳材料（KDCN）为光电基元的PEC生物传感器,KDCN具有良好的葡萄糖氧化模拟酶（GOx）活性,能有效光催化分解葡萄糖产生电子供体H2O2,展现出了较强的光电流信号。以此为基础,本体系构建了一种信号猝灭型的PEC生物传感器。Cu S QDs作为猝灭剂,具有过氧化物模拟酶活性,可以有效分解KDCN催化分解葡萄糖产生的H2O2,能显著降低KDCN的光电响应。同时,该体系还引入了刚性的DNA三棱柱纳米结构以调节KDCN和Cu S QDs之间的酶间距离,从而进一步提高了Cu S QDs的猝灭效应和传感器的检测灵敏度。此项工作构建的传感器对目标物mi RNA-141在0.1 fmol/L–0.1 nmol/L范围内具有理想的线性响应。综上所述,改体系提出了一种具有良好光电响应的新型多功能光电材料,并为实现核酸小分子的超灵敏检测和早期疾病诊断提供了一种新的思路。综上所述,本论文基于新型的光电活性材料和核酸信号放大技术构建了两种新型生物传感器,并实现了对核酸小分子的高灵敏检测。论文中制备的两种光致电化学生物传感器均具有优良的性能,并可以成功地运用于实际分析检测,为核酸分子和疾病的早期诊断提供了技术支持,对扩展高效、准确、高灵敏的PEC技术在生物分析领域的进一步应用也具有一定的意义。