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本文对二元单分子膜的蛋白亲合性、导向组装及分子识别进行了研究。
1．蛋白质与气液界面二元单分子膜的相互作用及单分子膜导向组装。蛋白质界面吸附研究不仅能够理解生物膜表面发生的许多生化过程，而且在生物材料、生物加工和生物传感等方面具有重要意义。两性离子双棕榈酰卵磷脂(DPPC)和阳离子双十八烷基二甲基溴化铵(DOMA)构成二元单分子膜。表面压—面积等温曲线研究气液界面二元单分子膜表面行为。二元单分子膜显示凝聚特征，能够混溶，且比单组分膜稳定．二元单分子膜的凝聚特征可能与DPPC头基P—-N+偶极的重新取向有关，P—-N+偶极由几乎平行于水表面取向转向趋于垂直于水表面取向。蛋白对混合单分子膜的插入不仅与膜表面压(分子堆积密度)有关，而且与混合膜中DOMA的摩尔分数(电荷密度)有关。在30 mN/m表面压，蛋白对单分子膜的插入被抑制。表面等离子共振(SPR)研究表明蛋白在混合DPPC—DOMA单分子膜表面的吸附主要受静电作用驱动，不仅取决于蛋白质与膜表面相互作用，而且还受蛋白质与蛋白质相互作用的影响。蛋白吸附量不仅与膜组分比例有关，而且与组分在膜中分布形式有关。红外反射吸收光谱(IRRAS)研究蛋白与气液界面单分子膜的相互作用。在30 mN/m表面压，气液界面DPPC单分子膜脂链相对于膜法线的取向角约为30°。铁蛋白和人血清白蛋白(HSA)在两性离子磷脂表面几乎不吸附，在混合单分子膜表面主要通过静电作用吸附。铁蛋白在膜表面吸附会发生构象变化，HSA在膜表面吸附构象变化很小，但二者变化程度均小于蛋白在气液界面的直接吸附(无单分子膜存在)．蛋白吸附对混合单分子膜脂链平均取向也有一定影响。对于DOMA的摩尔分数XDOMA=0.1混合单分子膜，蛋白吸附前脂链取向角为20°，铁蛋白吸附后脂链取向角减小到10°，而HSA吸附却增加脂链取向角至25～30°。对于XDOMA=0.3混合单分子膜，由于单分子膜内分子排列最为紧密，两种蛋白吸附均没有改变脂链取向角，仍保持为0°，垂直于表面取向。SPR技术研究蛋白质在二元单分子膜的吸附动力学过程和蛋白导向的单分子膜组装。对于流动单分子膜，亚相中带负电荷蛋白质诱导界面二元组分侧向重组，使膜表面正电荷分布与蛋白质表面负电荷残基之间较好匹配，形成多重作用位点，增加蛋白吸附量。固定保持蛋白结合的多重作用位点，促进随后的蛋白再吸附速率，实现蛋白导向的单分子膜组装，构建人工生物识别表面。利用原子力显微镜(AFM)观测铁蛋白吸附在二元单分子膜表面的形貌。
2．含胞嘧啶和鸟嘌呤核脂的混合单分子膜在气液界面和Langmuir—Blodgett膜中的分子识别。模拟DNA分子内互补碱基对之间的专一性识别作甩不仅有助于理解相应的生物功能和生物过程，而且能够为新药研制和生物传感器研制提供依据。在课题组有关核脂双亲分子的分子识别研究基础上，利用表面压—面积等温曲线、表面电势—面积等温曲线、IRRAS光谱和FTIR光谱分别研究气液界面含胞嘧碇和含鸟嘌岭头基核脂的等摩尔混合单分子膜(分别为核脂1和核脂2)与在相应Langmuir—Blodgett(LB)膜的分子识别。结果表明，气液界面核脂1单分子膜中胞嘧啶头基之间形成氢键，环平面几乎呈平行水表面取向，脂链相对膜法线呈单轴取向。核脂2单分子膜中鸟嘌呤头基之间以π—π作用堆积，环平面趋于垂直水表面取向，脂链C—C—C平面倾向平行于水表面取向。在核脂1和2的混合单分子膜中，由于胞嘧啶和鸟嘌昤头基之间发生分子识别作用，碱基对的环平面和脂链C—C—C平面平行于水表面取向。鸟嘌呤头基从分子识别前的站立取向转变为分子识别后的平躺取向。气液界面单分子膜的IRRAS光谱和LB膜的FTIR光谱分别确定胞嘧啶和鸟嘌呤头基之间形成三重氢键的确切作用位点。碱基配对导致分子取向和相互作用的改变，混合LB膜相变行为不同于核脂1的典型有序无序相变和核脂2的类玻璃相变，与单组分相比，其热稳定性增强。只有当氢键作用能够增强核脂亲水头基间的相互作用时，碱基对之间的氢键作用才能增强相应脂链的相互作用，这一结果对构筑功能超分子体系的两亲分子设计具有指导意义。
3．气液界面硬脂酸单分子膜的金属配位、头基结构及脂链取向。IRRAS技术研究在纯水和含Ag+、Co2+、Zn2+和Pb2+离子的亚相表面硬脂酸单分子膜的头基作用和脂链取向。从纯水亚相表面硬脂酸单分子膜，观测到羧基的单质子化和双质子化，而在含金属离子的亚相表面，硬脂酸与金属离子发生配位作用。与纯水亚相的单分子膜相比，在Co2+、Zn2+和Pb2+离子亚相，脂链序度和六角晶胞结构基本保持不变。在Co2+和Zn2+亚相，单分子膜的头基和金属离子形成氢键单齿和不对称螫合双齿结构，而在Pb2+亚相，则形成三种配位结构：螯合双齿、不对称螯合和桥式双齿。在20 mN/m，通过理论计算拟合实验光谱数据，硬脂酸单分子膜脂链在纯水亚相表面取向角约为20°，在Zn2+、Pb2+和Co2+离子亚相时取向角约为0°。在Ag+离子亚相，形成三层膜结构，头基和金属离子形成桥式双齿结构，脂链高度有序，呈三斜晶胞结构堆积，每一层脂链取向角约为30°，C—C—C平面几乎垂直于水袭面取向，发展了IRRAS技术研究气液界面单分子膜的分子取向方法。