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光电化学过程是指光电化学活性物质因吸收光子而产生电荷传递的过程。光电化学活性物质受到光激发时会因发生电荷传递而形成光电流或者光电压。此时，若待测物与光电化学活性物质之间能形成物理、化学相互作用，则光电材料的光电流或光电压会发生变化，而这种变化与待测物浓度存在一定的线性关系，从而可以通过测量光电流或光电压的变化来测定待测物浓度，这就是光电化学传感器的检测原理。
光电转换材料主要分为无机和有机光电材料两类。在这些材料中，由于量子尺寸效应、表面效应等，半导体纳米材料具有比本体材料更优越的光电性质，成为光电转换材料研究领域的热点。其中，CdS量子点以其禁带窄、能吸收可见光，制备方便等优点，成为目前研究最为广泛的半导体光电材料之一。但CdS量子点的光电转换效率不高，因此，常通过制备CdS纳米复合材料来提高其光电转换效率。目前，基于CdS纳米复合材料的光电化学传感器也日益受到人们的关注，已应用于小分子检测、蛋白质检测、免疫检测等许多领域。本文以制备CdS纳米复合材料为基础构建了光电化学传感器，并实现了对细胞的检测。主要内容如下：
1.基于CdS-PAMAM纳米复合膜的细胞光电化学传感器的研制
制备了基于光敏感CdS-PAMAM纳米复合膜的光电化学传感器，并将其用于人肝癌细胞SMMC-7721细胞浓度的检测。CdS-PAMAM复合膜通过电化学沉积方法制备。复合膜中的PAMAM消除了CdS纳米粒子的表面缺陷，因此，在大大提高了光电流响应的同时还降低了暗电流。而且在光电检测过程中，由于溶液中存在电子给体抗坏血酸(AA)可清除膜表面的光生空穴，使CdS-PAMAM/ITO电极在430 nm激发波长下产生的光电流大大提高(vsAg/AgCl)。利用戊二醛的交联作用，将对细胞表面甘露糖基有特异性识别作用的伴刀豆球蛋白(ConA)共价结合到该复合膜表面，使得ConA/CdS-PAMAM/ITO电极对细胞具有良好的捕获能力。由于该电极可将细胞捕获于光敏感膜表面，阻碍溶液中电子给体AA向电极表面的传输，从而使得光电流降低。基于这个原理我们可通过光电流的下降程度来测定细胞浓度。结果表明，该方法在5.0×103-1.0×107 cells mL-1的检测范围内呈线性，检测限为5.0×103 cells mL-1。
2.基于CdS-多壁碳纳米管(CdS-MWCNT)纳米复合物的细胞光电传感界面的构建
介绍了一种采用原位合成法制备的具有良好光电响应的CdS-多壁碳纳米管(CdS-MWCNT)纳米复合物。复合物中的MWCNT能快速传递CdS量子点的光生电子，提高了电荷分离度，从而大大提高了复合物的光电流。然后，我们通过EDC/NHS交联作用将该复合物与易与细胞表面的羟基可逆形成环状结构的3-氨基苯硼酸(APBA)结合，得到具有细胞捕获能力的APBA-CdS-MWCNT复合物。最后，利用ITO/壳聚糖(CS)膜捕获具有光电流信号放大作用的金纳米粒子修饰的HL-60细胞，再结合APBA-CdS-MWCNT复合物，构建了增强型的细胞光电化学传感界面。