光电化学（PEC）是一种新兴且发展迅速的检测技术,由于激发源与检测器分离,PEC具有较高的灵敏度,同时还具有良好的选择性、响应时间短、设备简单、成本低廉、易微型化等特点,因此引起了广泛的研究兴趣,并已应用于药物分析、生物分子分析、环境分析等领域。恶性肿瘤严重威胁人类的生命健康,肿瘤标志物的灵敏、准确检测具有重要价值和意义。本论文基于半导体纳米复合材料优良的光电性能,借助抗体、适配体的特异性识别,设计并构建高灵敏高选择性的PEC生物传感器用于肿瘤标志物的检测。合成的TiO₂纳米管（nanotubes,NTs）、CdS量子点（quantum dots,QDs）及CdS:Mn/TiO₂ NTs纳米复合材料具有较高的光电活性和稳定性,构建的PEC生物传感器具有较高灵敏度、较好选择性及稳定性,期望对肿瘤标志物的快速、灵敏检测提供新思路和新方法。主要创新点与研究内容如下:1.基于CdS QDs敏化的TiO₂ NTs电极构建无标记PEC适配体传感器用于灵敏、准确检测癌胚抗原（carcinoembryonic antigen,CEA）。利用电化学阳极氧化技术制备的TiO₂ NTs具有高度有序的结构,与大块TiO₂相比拥有更多的活性位点。CdS QDs以聚二甲基二烯丙基氯化铵为连接剂固定在TiO₂ NTs上,形成的CdS QDs/TiO₂ NTs电极具有良好的PEC性能。电极较大的比表面积可以负载大量的适配体。CdS QDs/TiO₂ NTs电极良好的PEC性能及较大比表面积提高了灵敏度。在优化条件下,构建的PEC适配体传感器对CEA检测显示出良好的分析性能,线性范围为0.05¹0.0 ng m L^-1,检出限为0.014 ng mL^-1。将设计的传感器成功应用于人血清样品中的CEA检测,加标回收率为80.0%¹15.0%,相对标准偏差（relative standard deviation,RSD）不大于8.6%。分析结果与信阳市中心医院结果吻合,为CEA分析提供了一种新方法。2.基于CdS:Mn掺杂结构敏化的TiO₂ NTs电极构建无标记PEC免疫传感器用于灵敏、准确检测前列腺特异性抗原（prostate-specific antigen,PSA）。在高度有序的TiO₂ NTs电极上通过离子层吸附反应均匀地沉积CdS:Mn掺杂结构形成CdS:Mn/TiO₂ NTs电极。CdS与TiO₂ NTs阶梯状匹配的能带结构决定了复合材料优异的光电活性及稳定性。Mn²⁺的引入使得电子更容易从CdS的导带转移至TiO₂的导带,同时抑制光生电子空穴对的复合,有效提高了光电流响应强度。在优化条件下,所构建的PEC免疫传感器展示出了较高灵敏度和良好的选择性,线性范围为0.005⁵0.0 ng m L^-1,检出限为1.6 pg m L^-1。将发展的PEC免疫传感器应用于人血清样品中的PSA检测,加标回收率为90.0%¹12.0%,RSD不大于3.9%,结果与信阳市中心医院检测结果一致。