光电化学生物分析是近年来新出现并发展迅速的一种分析技术，其检测原理是基于在光照下识别元件 和目标分子之间的生物识别作用造成光电活性物质产生的电信号的改变，以实现对待测物的定量测定。光电化学生物分析中常见的四种应用领域，即直接光电化学检 测、光电化学酶检测、光电化学核酸检测以及光电化学免疫分析。
光电化学过程指光电活性物质在光照作用下 经由电子激发及电荷转移产生的光电转换过程。当一束能量大于或等于半导体带隙(Eg)的光 照射在半导体光电材料上时，电子(e－)受激发由价带跃迁至导带，并在价带上产生空穴(h+)；电子与空穴有效分离，一定条件下在电极上发生相应的电化学反应产生电信号。光电化学分析是近年建立起来的一种基于物质的光电转换特性进行检测的新型分析方法，它具有灵敏度高、设备简单、 易于微型化等特点。在光电化学检测中，光作为激发源激发光电活性物质，而通过光激发所产生 的电信号则作为检测信号。由于光电化学过程 激发信号和检测信号分属于不同的能量形式，其传感信号的背景将低于传统的电化学方法，较低的信噪比将有利于检测限的进一步降低。待测物与光电活性物质之间直接或间接的相互作用过程所产生的光电流(或光电压)的变化数值与待测物浓度间的关系，是光电化学定量分析的基础。光电化学生物分析则是将光电化学分析应用于生物分析领域；其基本原理是通过光电活性物质在光照条件下将检测体系中发生的高特异性识别反应转 变为电信号的变化，以实现对待测物的定量测定。目前的光电化学生物分析一般集中于电流型生物分析，也即将光电流数值变化作为检测信号 的光电化学生物传感研究。
光电化学生物分析需要在光电检测系统中实现。此系统主要包括激发光源、吸收池以及包含光电换能器(一般是光电活性物质构 成的基底)作为工作电极的三电极电化学体系。在光激发条件下，光电活性材料的表面将发生电荷空穴的分离与电荷转移，进而在电极表面发生一定的氧化还原反应，并在外电路产生电流。这一 过程产生的电信号及其变化由电化学装置记录并 用于特定检测对象的测定。在一个典型的光电化 学检测中，探针分子(例如特异性的抗原抗体)首先 被固定于光电换能器表面作为识别原件，之后待 测物在电极表面与探针分子间相互作用，导致光 电流信号的增强或降低。光电化学生物分析即是 通过特异性识别反应前后光电流的信号变化来实 现定量检测。
以光电活性物质为主的光电换能器作为光电 化学分析的核心部分，在检测系统中起到信号发 生作用。光电活性材料的选择与生物分析的性能 密切相关，理想的光电活性材料应该具有较低的 电子空穴复合率，以便获得稳定的光电流密度； 目前常见的光电活性材料集中于各类无机、有机 半导体及其复合材料。例如，SnO2、TiO2和CdS 等无机半导体纳米材料通常被用于各种光电化学 生物检测中，而具有制备简单、稳定性高、吸收 谱范围较宽、表面修饰的多样化等特点的量子点 (QDs)使用的尤其广泛 ；有机半导体材料同样 被用于光电化学生物分析，其中钌联吡啶配合物 由于其可见光吸收强、激发态稳定等特点使用较 为广泛；复合半导体材料则作为两种不同禁带宽 度的半导体复合物，其受激产生的电子和空穴能 够在两种半导体材料之间发生快速的电荷转移， 从而有效阻止两者之间的复合，使得光电转换效 率得到大幅度提高。
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