蛋白激酶催化蛋白质磷酸化是一种重要的生物代谢过程。并且在信号传导、细胞增殖、激素分泌、细胞分化、基因表达和细胞凋亡等方面发挥了至关重要的作用。据报道,突变的蛋白激酶活性和不正常的蛋白磷酸化过程与许多疾病有关,像免疫缺陷、癌症、糖尿病和阿尔茨海默病等。在早期疾病检测和治疗功效评断方面,蛋白激酶活性可能是一种新的标志。因此,灵敏检测蛋白激酶活性是至关重要的。目前,检测蛋白激酶活性的方法有荧光法、光致发光、电致发光、拉曼光谱法、多光谱测定法和共振光散射等,然而,这些方法具有难理解、检测仪器昂贵、耗时、繁琐的样品处理和操作复杂的缺点。因此,建立特异性强、灵敏度高、简单快捷的蛋白激酶活性检测方法意义重大。本文基于类石墨相氮化碳(g-C3N4)和改性的g-C3N4制备了四种光电化学传感器,实现了蛋白激酶的灵敏快速的检测。(1)基于锆离子与磷酸基团的识别作用和光信号分子磷酸化的g-C3N4的使用,我们提出了一种简单灵敏的光电化学策略来检测蛋白激酶A(PKA)活性。在最优实验条件下,随着PKA浓度从0.05 U/mL增加到50 U/mL,光电流值成比例的增加,最低检测限是0.077 U/mL。而且,本工作提出的光电化学实验可以应用于定量分析PKA抑制剂。结果表明,鞣花酸的IC50(半抑制浓度)约为9.1μM。另外,提出的实验方法可以进一步检测实际样品中的PKA活性,实际样品包括健康人的血清和胃癌患者的血清,健康人的乳腺组织和乳腺癌患者的乳腺组织。因此,本工作构建的实验方法为低成本和高灵敏检测激酶A活性和抑制剂筛选提供了一个新颖简单的检测平台。(2)利用光电转换材料硫化镉量子点(CdS QDs)增强g-C3N4的光电化学信号,我们构建了一个灵敏的光电化学传感器来检测PKA活性。实验首先合成了复合材料Au/gC3N4,利用Au-S键,将基质多肽固定在电极上,进而在含巯基的三磷酸腺苷的作用下,PKA催化磷酸化,基质多肽引入了含巯基的磷酸基团。通过CdS QDs和巯基的结合,将CdS QDs捕获在电极上。光照条件下,在CdS QDs和g-C3N4的协同作用下,光电流增大。CdS QDs数量越多,对g-C3N4的增强效果越明显,电流值越大。基于此,实现对PKA活性的检测。我们通过抑制剂鞣花酸对PKA抑制作用的研究,进一步扩宽了制备的传感器的应用。并且,我们利用该实验策略对胃癌患者血清和乳腺癌患者的乳腺组织中的PKA活性进行了研究,结果表明该传感器同样适用于实际样品的检测。因此,本项工作提出的光电化学策略在PKA活性和抑制剂筛选以及实际样品检测方面具有巨大的潜力。(3)基于光信号分子g-C3N4和MOFs材料Au-ZIF-8来增强光信号强度,提出了一种灵敏的光电化学传感器。实验中TiO2可以特异性识别磷酸基团,基于此,合成了复合材料TiO2/g-C3N4。Au-ZIF-8作为一种MOFs材料,具有MOFs本身的性质,在ZIF-8和金纳米颗粒复合的反应中,金纳米颗粒的生成尺寸受到ZIF-8的影响,控制在5 nm左右,且均匀分布在ZIF-8的表面,增加了基质多肽的结合位点,利于信号扩增。通过Au-S键,捕获基质多肽,紧接着,PKA将其催化磷酸化,进而结合信号分子,在电子供体AA中检测信号大小。该光电化学传感器实现了PKA活性的灵敏检测,线性方程为I(nA)=136.89logc+259.298(R=0.993),检出限为0.02 U/mL(S/N=3)。通过抑制剂鞣花酸对PKA活性抑制作用的研究,进一步扩宽了制备的传感器的应用性。因此,实验提出的光电化学策略在激酶活性和激酶抑制剂筛选方面具有巨大的潜力。(4)基于在溶液中的PKA催化磷酸化反应以及PAMAM树状高分子和ALP引起的信号扩增策略,提出了一个新颖的光电化学实验来检测PKA活性。实验策略中,PKA磷酸化过程在溶液中完成而不是在电极表面进行,这个实验过程操作简单,而且反应物能够充分接触,使反应充分进行。另外,为了将磷酸化的基质多肽固定于电极表面,我们合成了复合材料TiO2/g-C3N4,并做了表征。一方面,TiO2/g-C3N4中的TiO2可以与基质多肽的磷酸基团特异性结合,另一方面,TiO2/g-C3N4中的g-C3N4可作为光信号分子。当依次固定复合材料TiO2/g-C3N4和磷酸化的基质多肽于电极上后,通过PAMAM上的羧基和多肽上以及ALP上的氨基连接,将PAMAM树状高分子和ALP捕获在电极上,在含有丰富羧基的PAMAM树状高分子的协助下,捕获在电极上的ALP数量增多。ALP催化检测液中的AAP原位产生电子供体AA,随着ALP数量增多,催化还原产生的AA增多,进而光电流值增大。本工作提出的检测策略表现了高的灵敏度和低的检测线,检测线值约为0.048 U/mL(S/N=3)。同时,该传感器可用于PKA抑制剂的评估。因此,构建的光电化学传感器在PKA活性检测和抑制剂筛选方面具有很大的潜力。