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石英晶体微天平(QCM)是一种基于压电效应的高灵敏质量传感器，可对传感界面化学及生物反应或过程中所伴随的质量变化进行实时监测与定量分析，成为免标记研究分子微观过程与作用机理的重要手段。基于当前QCM研究侧重于生物大分子的现状，本论文重点开展了小分子体系的QCM新方法与新应用研究，以拓宽QCM在化学与生物传感领域的应用范围，论文主要内容如下：
采用流动注射-石英晶体微天平(FIA-QCM)研究了三聚氰胺(M)与三聚氰酸(CA)在人工尿液中的动态相互作用。通过层层自组装的方法，在QCM晶片表面成功构筑了M-CA多层复合物，通过FIA-QCM系统实时监测了层层自组装过程中M与CA的相互作用，并测定了相关的动力学常数。在pH5.5-6.5条件下，M和CA可以形成稳定的多层复合物；在生理尿液环境(pH6.0)中，M与CA结合能力最强，其结合常数在102Lmol-1水平。进一步采用X-光电子能谱(XPS)、傅立叶红外光谱(FT-IR)和原子力显微镜(AFM)等多种表面分析技术对M-CA复合物进行了表征。研究表明M-CA多层复合物的形成主要是M与CA分子间氢键相互作用的结果。本研究直接观测了生理条件下M与CA的动态相互作用，将有助于三聚氰胺相关的肾脏结石的机理研究。
发展了一种研究顺铂/DNA复合物与特异性识别蛋白HMGB1a相互作用的QCM生物传感新方法。以顺铂/DNA复合物作为生物识别元件，构建了FIA-QCM生物传感系统，实时监测了不同浓度下HMGB1a蛋白与顺铂/DNA复合物的动态相互作用，测定了该生物体系分子相互作用的热、动力学常数。动态结合速率常数kass=(2.97±0.21)×103Lmol-1s-1，动态解离速率常数kdiss=(8.47±1.91)×10-4s-1，结合常数KA=(3.50±0.84)×106Lmol-1，显示了顺铂/DNA复合物与HMGB1a蛋白之间存在较强的亲和相互作用。所建立的QCM生物传感方法可以在保持生物分子活性的情况下进行药物-DNA复合物与蛋白相互作用的研究，有望发展成为一种可用于免标记、快速、灵敏地筛选与评价金属类抗癌药物的分析平台。
基于Pb2+在碱性Na2S2O3/巯基乙醇体系中具有催化纳米金加速溶解的原理，发展了一种可用于Pb2+检测的新型QCM传感分析方法。研究发现纳米金加速溶解是Na2S2O3、Pb2+与巯基乙醇三者协同作用的结果。对QCM传感器制备与Pb2+检测条件进行了优化，确定了QCM传感界面固定纳米金的粒径为15nm，反应时间为0.5h。在添加1μmol L-1 Na2S掩蔽剂的条件下，该QCM传感器对Pb2+的响应表现出良好的选择性，多种金属离子共存不干扰Pb2+的检测。所建QCM传感分析方法对Pb2+检测的线性浓度范围为100nmol L-1～10μmol L-1，检测限为30nmol L-1。将该QCM传感器成功地用于自来水中Pb2+含量的测定，验证了其在实际应用中的可行性。