细胞粘附分子间相互作用介导了炎症反应、肿瘤转移、动脉硬化和创伤愈合等重要生物学过程，定量描述为受体-配体结合和解离的二维反应动力学。反应动力学参数——分子结合时的正反应率和解离时的负反应率——表征分子反应发生的可能性、快慢和键的强弱，故反应动力学参数的测量是理解生理现象本质的关键。　　 现有定量测量技术包括微吸管、原子力显微镜、微悬臂梁等，均是从键的解离过程出发，测量粘附频率或动力谱(Dynamic Force Spectrum)，拟合得到正、负反应率参数。对于二维正反应率的测量而言，均为间接方法。近期报道的平板流动腔、离心和生物膜力探针等技术开始关注正反应率的直接测量，但没有把面积因素排除。二维正反应率的直接实验测定目前很少报道，原因在于很难直接观察到单分子结合的过程。　　 本文采用高力灵敏度(～10-1 pN)、高位移灵敏度(～100 nm)、低刚度系数(～104-10-2 pN·nm-1)的光镊技术，建立了直接测量受体-配体二维正反应率的实验方法。分子系统采用三种选择素重组蛋白(sPs、PLE、sLs)及其P-选择素糖蛋白配体1(PSGL-1)，分别包被在直径为2.32μm5.66μm的玻璃微珠表面：大微珠固定于底板，小微珠在弱光阱约束下作布朗运动；当分子调整取向形成分子键时，受体-配体间物理连接将约束小微珠的布朗运动，其振幅、频率、中心位置将发生变化；通过记录小微珠布朗运动的位移曲线，可观测到分子键的结合-解离交替过程。受体-配体键作为弱的非共价键，其结合和解离事件是独立的随机事件。针对一系列独立的分子解离状态(即等待键形成所需时间)、分子结合状态(即键的寿命)的时间分布，根据一阶不可逆动力学模型，可分别得到分子键的正、负反应率。此外，本文还建立了适用于现有图像法测量精度的数值分析方法，用以判断结合事件的起止时刻。　　 采用选择素-PSGL-1分子系统的动力学测量验证了该方法在评估受体-配体结合动力学方面的有效性。结果表明：1、三种不同选择素正反应率大小依次为sPs>sLs>PLE，与分子长度正相关；负反应率大小依次为sLs>PLE≥sPs，与其生物学功能相适应；2、不同的数值分析方法对结合事件起止时刻的判断略有差异，对结果有影响，但不影响不同选择素分子的正、负反应率大小趋势；3、分子载体间初始距离、扩散、表面拓扑对分子结合过程有影响；4、对于热涨落方法，实验技术的探针刚度对分子结合率和分子复合物刚度的测量有影响。上述结果为深入认识受体，配体结合动力学及其结构.功能关系提供新的分子生物力学与生物物理信息，对阐明由受体.配体动力学介导的细胞粘附有重要的生理意义。