近年来，光电化学（PEC）免疫分析因具有背景信号低、检测性能优异、操作简单等优点在生物分析中受到关注，但目前应用的半导体材料存在光生电子-空穴复合速度快、可见光吸收效率低等缺点。为解决这些问题，合成并应用异质结纳米材料被认为是一种有潜力的方法。刘彦明教授、曹俊涛教授课题组在前期的工作中，开发了一系列II型异质结光电纳米材料。如借助铋基材料良好的生物相容性和较强的可见光响应，原位合成了Bi₂MoO₆-Bi₂S₃ II型异质结光电材料，有效的增强了光生载流子的分离效率，实现了对L-半胱氨酸的灵敏检测；将Ag₂PO₄-Br-CN光阳极与CuInS₂光阴极结合，通过原位生成Ag₂PO₄/AgBr/Br-CN三元II型异质结光电材料，构建一种双光电极自供能PEC传感平台，实现对前列腺特异性抗原（PSA）的灵敏检测；利用Bi₄O₅I₂-Fe SAs和AgI匹配的能带结构，原位合成Bi₄O₅I₂-Fe SAs-AgI II型异质结，有效的抑制了光生电子-空穴的复合，实现了对肌红蛋白的灵敏检测，这些成果相继发表在（Front. Chem., 2022, 10, 845617；ACS Appl. Nano Mater. 2023, 6, 6496-6503；ACS Appl. Mater. Interfaces 2024, 16, 14626-14632）上。

II型异质结虽然促进了光生载流子的分离，但牺牲了单一半导体材料较高的氧化电位和还原电位。基于此，本课题组合成了一种新型的g-C₃N₄/NaBiO₃ (CN/NBO) Z型异质结，结合谷胱甘肽-Cu/Cu₂O纳米酶（GSH-Cu/Cu₂O NPs）信号放大探针，构建一种用于PSA检测的三明治型PEC免疫传感器。CN/NBO Z型异质结独特Z型电荷-载流子迁移路径既有效促进了光生电子-空穴对的分离和迁移，又保持了较高的氧化还原电位，进而可产生强的光电流响应。然后，通过免疫反应将具有抗坏血酸氧化酶能力的GSH-Cu/Cu₂O NPs引入PEC免疫传感体系，利用GSH-Cu/Cu₂O NPs对光电极的双重光电流猝灭实现信号双重放大：一方面，GSH-Cu/Cu₂O NPs作为抗坏血酸氧化酶，可以催化PEC体系中的电子供体抗坏血酸（AA）生成DHA，导致光电极的空穴清除率降低，使光生载流子重新复合；另一方面，GSH-Cu/Cu₂O NPs阻止了AA从检测溶液到光电极界面的转移，进一步加剧了PEC信号阻尼效应。，利用此双重猝灭机制实现了PSA的高灵敏检测，原理示意图如下。

该研究成果近期以“Nanozyme-mediated signal amplification on g-C₃N₄/NaBiO₃ Z-scheme heterojunction photoelectrode toward ultrasensitive photoelectrochemical immunoassay for prostate-specific antigen”为题发表在《Sensors and Actuators B: Chemical》期刊上。信阳师范大学化学化工学院2022级硕士研究生武攀为论文的第一作者，曹俊涛教授为论文的通讯作者。

(化学化工学院 唐林供稿 曹新华审稿 曲剧审核)