本文设计合成了两种糖脂DPEM和DPM以及前驱物DPE和DPG，并选用前驱物和卵磷脂DPPC作为阻抗蛋白非特异性吸附组分，与糖脂构成二元单层膜。利用表面压-面积等温曲线(π-A)测定二元单层膜在气/液界面混溶性。表面等离子共振技术(SPR)实时研究伴刀豆球蛋白(Con A)与预先通过LB技术水平固定的二元单层膜表面糖脂特异性识别。研究显示，蛋白吸附量不仅与配体配体表面密度有关，而且与配体的空间位阻效应有关。为了优化糖脂在单层膜中的合理空间排布，红外反射吸收光谱(IRRAS)技术用于原位研究气/液界面ConA与二元单层膜表面糖脂之间的特异性识别，获得蛋白吸附前后二元单层膜脂链取向变化情况。证实亚相中Con A诱导气/液界面二元组分侧向重组，并调整膜组分的分子取向。为进一步证实蛋白导向形成的新的配体空间排列，保持蛋白的多重结合位点增强蛋白结合亲和性，通过LB技术将由此制备的蛋白表面印迹单层膜直接构筑在SPR传感器表面，利用SPR技术系统研究三种二元单层印迹膜表面的特异性识别和传感。与对比膜(固定膜)相比，蛋白在不同配体表面密度的印迹膜的特异性吸附量均得到不同程度增加。同时显示对比膜和印迹膜表面特异性吸附的蛋白被洗脱后，蛋白再次吸附的动力学和平衡吸附量与初始吸附过程非常接近，表明蛋白导向的配体空间分布优化不仅导致最终蛋白特异性吸附量增加，而且配体的合理空间分布形成的蛋白多重结合位点被印迹保留下来。通过细胞与ConA协助的DPEM-DPPC发生相互作用，证实细胞与蛋白的作用是特异性识别，为细胞靶向给药研究提供新的研究途径。利用QCM-D技术研究含糖脂二元囊泡在疏水修饰界面重排，囊泡在界面上重排成单层膜、多层膜以及发生囊泡形变。同时研究了蛋白在重排表面特异性识别作用。表明配体密度及其空间分布对蛋白特异性结合有重要作用，研究结果与SPR结果相似。　　 1.糖脂的合成　　 根据仿生膜要求，本文设计合成了以α-甘露糖作为头基、寡聚乙二醇(OEG)作为间链(n=0，3)、链长为16的双脂肪链糖脂以及阻抗蛋白非特异性吸附的脂质：DPEM、DPM、DPE、DPG。通过对合成路线、反应条件和处理方法进行改进和优化，使整个合成反应产物产率提高，操作相对方便。这些化合物有着相似的分子结构：OEG间链连接在亲水甘油骨架C-2的位置上，两个饱和16烷基脂链以醚键的方式连接在甘油骨架C-1和C-3上。所有这些合成的两亲化合物均经过柱层析分离提纯和核磁表征。　　 2.ConA在二元单层对比膜表面的特异性吸附以及蛋白与细胞特异性识别　　 仿生膜与蛋白之间的特异性识别作用不仅有助于理解生理过程，而且能够为新药和生物传感器研制提供依据。糖脂DPEM和DPM与阻抗蛋白非特异性吸附的DPE、DPG和DPPC配伍构成二元单层膜，利用π-A等温曲线研究气/液界面DPEM-DPE、DPM-DPG、DPEM-DPPC和DPM-DPE二元单层膜表面混溶性。DPEM-DPE、DPM-DPG二元单层膜各组分显示了较好的混溶性。DPEM-DPPC二元单层膜基本是混溶的，但由于相邻DPPC分子头基之间的静电吸引，导致单层膜中出现局部的相分离现象。由于DPM和DPE之间亲水头基存在较大的区别，DPM-DPE二元单层膜各组分的混溶性较差。SPR技术研究预先通过LB技术水平固定的二元单层膜表面糖脂与Con A特异性识别。表明DPE、DPG和DPPC能够有效阻抗Con A蛋白的非特异性吸附。DPEM-DPE二元单层对比膜的蛋白特异性吸附量呈现出在XDPEM=0.1时最多，随后在XDPEM=0.1减少，然后再增加的变化趋势。DPM-DPG和DPEM-DPPC二元单层膜表面蛋白吸附量表现出相似的变化趋势。显然，一方面高的配体表面密度利于增加蛋白特异性吸附量；另一方面，随着配体表面密度的增加，相邻配体的空间拥挤效应也会增加，阻碍蛋白的吸附，因此两者是互相制约的，蛋白吸附量最终取决于二者的适当平衡。但是对于DPM-DPE二元单层膜来说，蛋白吸附量不仅最少，而且吸附量变化趋势也与另外三种不同。随着XDPM增加，二元单层膜表面蛋白结合量逐渐增加，这意味这在XDPM=0.1时，蛋白的特异性吸附量并没有达到最大值。这归因于DPE的OEG间链阻碍了DPM头基接触和插入到蛋白表面结合空穴内。在其余三种体系中，DPM-DPG二元单层膜的蛋白吸附量较少，归因于体系中DPM与DPEM相比缺少柔性OEG间链连接，导致糖头基导向活动范围较小，降低了与蛋白表面空穴接触的几率。DPEM-DPPC二元单层膜蛋白的吸附量较高，这主要是除了DPEM含有柔性OEG间链有利于蛋白结合外，更主要的原因是不但DPPC头基的完全伸展长度小于DPE的头基OEG，而且很可能存在PC两性离子头基弯曲取向，这都使得配体头基更加突出惰性表面，利于蛋白与配体的接触，促进蛋白特异性结合量显著提高。因此，蛋白在二元单层膜表面吸附量不仅与单层膜中配体表面密度有关，而且与配体在膜表面空间排布以及糖脂的化学结构有关。对比膜表面特异性吸附的蛋白被洗脱后，蛋白再次吸附的动力学和平衡吸附量与初始吸附过程非常接近，表明二元单层膜的再生性能优良，糖类功能基团修饰的传感器能够重复利用，符合生物传感器设计的要求。利用吸附有蛋白的DPEM-DPPC二元单层膜与细胞进行识别作用，证实这种作用是特异性的，为以糖类化合物为基础的靶向给药和提高药物负载提供了可能的研究途径。　　 3.表面分子印迹提高Con A在气/液界面二元单层膜表面的识别亲和性　　 Langmuir单层膜具有细胞膜双层磷脂骨架的一半结构。因此，亚相中的蛋白能够诱导Langmuir单层膜中组分发生侧向重组。IRRAS光谱技术研究蛋白与气/液界面DPEM-DPE、DPM-DPG和DPEM-DPPC二元单层膜的识别作用。在30mN/m表面压下，显示DPE、DPG和DPPC单层膜能够有效阻止蛋白非特异性吸附。在二元单层膜表面，ConA是通过特异性识别作用吸附，并且吸附后蛋白二级结构基本保持不变。蛋白在气/液界面的特异性吸附量不依赖二元单层膜中配体表面密度的变化，这与蛋白在固定膜表面的特异性吸附不同。DPEM-DPE二元单层膜在XDPEM=0.1、03和0.4时，蛋白吸附前后脂链取向角未发生变化，各为15°、25°和20°。对于XDPEM=0.2，蛋白吸附前脂链取向角为25°，吸附后脂链取向角增加至30°。DPM-DPG和DPEM-DPPC二元单层膜表面与蛋白发生特异性吸附后，单层膜表面组分脂链倾斜角发生了改变，但在较高配体表面密度下(XDPM或XDPEM=0.3和0.4)脂链取向角改变较小。说明在二元单层膜中糖脂的侧向重组不仅使配体之间的空间拥挤减小、便于糖脂与蛋白表面识别位点较好匹配，也调整了单层膜中分子脂链的取向以便与蛋白之间以多重位点形式牢固结合，同时也表明在较高配体表面密度下，二元单层膜表面糖脂的侧向重组已经不能较好的缓解配体之间的拥挤效应。为了进一步证实蛋白导向形成的新的配体空间排列，形成与蛋白表面识别位点相匹配的空间排列提高蛋白的亲和性，并且蛋白的多重结合位点能够通过二元单层膜的分子印迹保留下来，增强蛋白结合亲和性，因此通过LB技术将由此制备的蛋白表面印迹单层膜直接构筑在SPR传感器表面，利用SPR技术系统研究DPEM-DPE、DPM-DPG和DPEM-DPPC三种二元单层印迹膜表面的特异性识别和传感。与相应的对比膜相比，Con A在三种二元单层膜体系不同配体表面密度的印迹膜表面的特异性吸附量均得到较大幅度的提升。当XDPEM(XDPM)=0.1时，印迹膜表面的蛋白吸附量明显高于对比膜表面蛋白吸附量。显然，亚相中的蛋白诱导二元印迹膜中各组分侧向重组，使膜表面的糖脂与蛋白表面的多重位点达到适宜匹配。当XDPEM(XDPM)=0.2时，印迹膜表面蛋白吸附量得到了显著提高，而对比膜蛋白吸附量则最少。表明二元单层膜中配体空间分布得到了明显的改善，相邻配体的空间拥挤降至最低，甚至调整分子取向以最大限度结合蛋白。随着配体表面密度的增加，配体侧向重组降低空间拥挤效应的程度逐渐减小，蛋白特异性吸附量的增量逐渐减小，说明蛋白导向的配体空间分布优化导致最终蛋白特异性吸附量明显增加。研究还显示DPEM-DPPC二元印迹膜的蛋白的吸附量明显高于DPEM-DPE和DPM-DPG二元单层印迹膜的蛋白吸附量。这与此体系DPEM分子具有柔性OEG间链以及DPPC头基的弯曲取向有关，这两种优势在对膜和印迹膜中都有所体现。印迹膜表面特异性吸附的蛋白被洗脱后，单层膜的再生以及蛋白再吸附的重现性较好，表明配体的合理空间分布形成的蛋白多重结合位点被印迹保留下来，构筑的印迹膜能够用于蛋白识别和生物传感。　　 4.QCM-D研究Con A在囊泡重组后的脂质层表面吸附　　 溶液中囊泡在疏水界面形成脂质膜已经发展成为模拟生物膜的有力工具，同时也是生物传感器设计重要的组成部分。本研究中使用石英晶体微天平技术(QCM-D)，在疏水修饰的界面上考察DPEM-DPE、DPEM-DPPC和DPM-DPPC三种不同体系囊泡的重排过程。根据囊泡种类以及组分的差异，吸附囊泡在界面上重排成单层膜、多层膜、以及发生囊跑形变，并实时研究了重排表面与Con A的特异性吸附作用。用Voigt粘弹模型对QCM-D实验结果进行模拟，得到有关囊泡吸附重组后和蛋白吸附层厚度和粘弹性特征相关信息。研究结果与SPR结果相似，蛋白在二元单层膜表面的特异性吸附量不仅与配体密度有关，而且与单层膜中组分的空间位阻以及相邻配体的空间拥挤效应有关。