重大疾病带给人们身体和精神的伤害,而光电化学生物传感器作为一种将待测生物标志物信号转换为可量化的光电流信号分析方法,用于高灵敏度的快速追踪各种疾病相关的生物标志物。目前,影响光电化学生物传感器灵敏度的关键因素在于光电流信号的强弱,而这与光活性材料的光电性能密不可分。半导体金属氧化物材料作为具有良好光电性能的光活性材料,由于吸收系数适中、电荷载流子寿命短、制备简单、比表面积大和化学稳定性高等特性,因此被广泛应用于光电化学生物传感器的构建。本文针对多种生物标志物的灵敏信号响应,借助半导体金属氧化物材料优异的光电性能与生物识别过程中高效的信号放大策略相结合搭建高灵敏光电化学生物传感器。具体工作包括以下三部分:（1）利用水热法在纸芯片纤维表面功能化二氧化钛纳米片,以增加纸芯片导电性。通过发夹探针将纳米二氧化铈负载于二氧化钛表面,获得高性能的异质结结构。借助剪切酶信号放大策略产生的DNA探针与发夹探针杂交,调节二氧化钛与二氧化铈间的距离,从而产生光电流变化,构筑凝血酶灵敏响应的光电化学生物传感器。（2）通过水热法合成枝状二氧化钛纳米棒并结合异质结增强策略实现光电流信号增强。合成的钛酸锶/枝状二氧化钛纳米棒异质结具有优异光电性能,并首次用于构建光电化学生物传感器。利用特异性酶β-半乳糖苷酶和乙酰胆碱酯酶分别标记两目标物信号抗体,根据酶的特异性催化作用及抗原抗体识别作用,实现光电信号放大,搭建甲胎蛋白和癌抗原153同时分析的光电化学生物传感器。（3）在FTO导电玻璃表面生长具有大比较面积的三维度网状二氧化钛纳米片,为沉积的硫化镉量子点提供足够多的位点并采用量子点敏化策略增强光电流信号。借助目标物与适配体间更高匹配度的生物识别作用,迫使铜纳米簇与目标物适配体分离,通过酸处理分离的DNA-铜纳米簇后产生相应倍数铜离子,实现信号放大。基于铜离子与硫化镉量子点的反应,抑制光电流强度,构建前列腺特异抗原灵敏响应的光电化学生物传感器。