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生命体是一个复杂的系统,组成生命体的物质如蛋白、核酸、糖等每一类都包含上万种不同的生物大分子,而构成这些大分子的生物小分子更是不计其数。生物分子相互作用的研究,对生命科学中的基础研究、医学研究、新型药物研发以及临床等领域都是十分重要和有意义的,已发展成为生命科学中最为活跃的前沿领域之一。但到目前为止,研究生物分子的相互作用还是以荧光等标记检测方法为主。但标记的方法不仅过程复杂、费时费力、成本高,而且由于标记分子的引入,很可能会影响和改变生物分子的结构和活性。因此,研究和发展无标记、高通量、实时、动态和高灵敏的分析检测方法与技术是生命科学领域的需求,已成为该领域取得重大进展和突破的关键之一。本论文基于生命科学领域的急需,在建立和发展用于生物科学领域的斜入射光反射差法(Oblique incidence reflectivitydifference,OIRD)的同时,探索用OIRD无标记、高通量的检测和研究生物分子的相互作用。主要取得了如下的成果: 1.在建立和改进OIRD装置的同时,从OIRD的基本原理出发,采用四层模型对生物芯片活化层的影响做了较为详细的研究,提出一种设计和制备OIRD专用生物芯片方法,实验结果表明,此方法可使OIRD的灵敏度在原有基础上提高一个数量级。正在申请发明专利。 2.用OIRD无标记地成功检测了由human IgG和rabbit IgG组成、含有50×50个样品点的生物芯片依次与anti-rabbit IgG及anti-human IgG的特异性反应,实现了2500个样品点生物芯片的OIRD高通量检测。 3.用OIRD检测了包括12种不同蛋白组成的芯片与5种对应抗体混合溶液的反应,证明OIRD方法可以用于并行检测蛋白质的特异性反应。 4.制备了含有8种不同蛋白的芯片,用OIRD无标记的分别检测了芯片与4种不同抗体的依次反应以及与4种抗体混合溶液的反应,研究了OIRD检测生物芯片的重复性,实验结果表明,OIRD方法检测蛋白质芯片在片内和片间均有很好的重复性。 5.用OIRD方法分别无标记定量检测了CDH13蛋白芯片和乙肝表面单克隆抗体芯片与一系列不同浓度对应抗体的反应,实验结果显示,OIRD信号与反应物浓度的对数具有很好的相关性,检测溶液的灵敏度达到10ng/mL。 6.用OIRD无标记实时检测了乙肝表面抗原抗体反应的动态过程,得到了其亲和常数KD=5.00×10-10M。 7.和上海生化细胞所合作,用OIRD方法研究了先天性免疫过程中两个重要蛋白质---Hsp90与Tom70的相互作用,检测结果明确地揭示了Hsp90与Tom70分子确实发生了相互作用。不仅首次获得了Tom70与Hsp90结合的动力学参数,还获得了这两个蛋白质的结合部位的有关信息等。