甲胎蛋白（AFP）是一种在胚胎期由肝细胞特异性合成的糖蛋白，出生后血清中的含量迅速降至纳克水平（Abou-Alfa, 2019; Ling et al., 2022）。临床指南明确指出，其异常升高是原发性肝癌筛查和诊断的关键生物标志物（Chhatwal et al., 2022; Vitton et al., 2025）。目前检测AFP的主要方法包括放射免疫测定（RIA）、酶联免疫吸附测定（ELISA）和化学发光免疫测定（CLIA）（Lee et al., 2023; Puiu et al., 2023）。尽管这些方法具有优异的灵敏度和稳定性，但辐射安全问题、高昂的检测成本以及仪器使用的局限性日益凸显，给AFP的准确定量带来了挑战。在此背景下，临床和研究领域对检测方法的灵敏度和特异性提出了更高要求，迫切需要开发能够实现皮克级分辨率和低检测限的新分析技术（Hu et al., 2022; Yu et al., 2026; Yu et al., 2025）。
值得注意的是，光电化学（PEC）传感技术利用光作为激发源、光电流作为检测信号，在超灵敏肿瘤标志物检测研究中成为热点，因为它具有低背景噪声、快速响应和低成本仪器的优势（Lv et al., 2020; Shang et al., 2024; Su et al., 2019; Tan et al., 2025; Yu et al., 2023b）。开发高效PEC传感器的核心在于通过光活性材料的光电响应将生物识别事件转化为可量化的电信号（Sun et al., 2024; Zhang et al., 2024）。换句话说，半导体异质结的设计是提高传感性能的关键（Qin et al., 2025; Chen et al., 2025）。作为典型的n型半导体，ZnO具有高载流子迁移率、良好的生物相容性和优异的化学稳定性，广泛应用于PEC传感平台的构建（Li et al., 2024; Lv et al., 2020）。然而，以往报道的基于ZnO的光敏生物传感器通常存在光生电子-空穴对容易复合、稳定性差和氧化还原能力低等问题。为解决这些问题，已经开发了传统的II型异质结和III型异质结结构（Ma et al., 2022; Shu and Tang, 2020）。尽管传统II型异质结有助于电荷空间分离，但会降低载流子的氧化还原电位，进一步限制了传感灵敏度的提升。这些缺点阻碍了PEC传感器的进一步发展。
S型异质结的引入为开发高性能光电传感和转换界面提供了革命性的范式（Cai et al., 2026; Kavitha et al., 2026）。与传统异质结不同，S型异质结通过还原型光催化剂（RP）和氧化型光催化剂（OP）的耦合，在界面电场驱动下实现低能载流子的选择性复合，同时将高能电子保留在RP导带中，高能空穴保留在OP价带中，从而完美平衡了电荷分离效率和氧化还原能力的要求（Guo et al., 2026）。Yu等人的研究表明，构建S型异质结显著提高了光电转换效率（Meng et al., 2025）。此外，通过界面化学键合（如Zn-N和Ni-O键）构建原子级电荷传输通道，可以进一步增强内置电场并优化电荷分离动力学（He et al., 2023; Kavitha et al., 2025; Meng et al., 2025）。将S型异质结整合到PEC免疫测定中，并结合合理设计的生物传感和信号转导系统，有望克服传统技术的灵敏度限制，实现复杂样品中AFP的精确定量。
因此，本研究开发了一种基于新型S型ZnO-多巴胺（PDA）异质结PEC平台的免疫测定方法，结合级联酶反应进行信号放大和高效转导，从而实现对目标AFP的灵敏检测。通过两步热处理方法获得了负载PDA的片状外延生长ZnO纳米结构。得益于独特的能带结构和界面特性，ZnO的导带电子与PDA的价带空穴在异质结界面形成定向迁移通道（图1A）。内置电场快速分离光生载流子，有效抑制了载流子复合，使得光电流强度比纯ZnO高出8倍。此外，PDA层作为电子缓冲层，不仅增强了光吸收，还通过π-π共轭系统降低了界面电荷传输阻力。辣根过氧化物酶标记的金纳米颗粒（Au-HRP）催化过氧化氢生成自由基，诱导酪胺形成带正电的物种，与牛血清白蛋白（BSA）和二次抗体复合物结合，从而特异性捕获链霉亲和素-碱性磷酸酶缀合物（SA-ALP）。随后，SA-ALP催化L-抗坏血酸磷酸盐（AAP）的水解生成抗坏血酸（AA）（图1B）。这种两步级联酶反应有效放大了低丰度AFP的信号。ZnO-PDA异质结在光激发下产生的高能空穴高效氧化AA，触发增强的光电流响应，其强度与AFP浓度呈良好线性关系。
