生物分子相互作用贯穿整个生命活动,其过程的动态监测在生命科学研究、医学诊断、新药研发、农业与食品生产等领域具有广阔的应用前景。非标记生物传感因其能够进行实时、原位分析非常适合对生物分子相互作用过程进行动态监测。反射干涉光谱法（Reflectometric Interference Spectroscopy,RIfS）是一种利用白光干涉原理实现对薄膜光学厚度（薄膜的物理厚度与整体折射率的乘积）的测量从而动态监测生化反应进程的非标记分析技术,能够进行高通量、低成本、简单快速的分析,近年来发展迅速。干涉基底的构筑是RIfS技术的关键,各种新的干涉基底不断被报道出来,但是现有干涉基底都存在着固有的缺点和不足。胶体晶体是由单分散的胶体粒子紧密有序排列而形成的三维有序多孔纳米结构,包括蛋白石（opal）和反蛋白石（inverse opal）两种类型,因其具有光子晶体的性质而获得广泛的应用。本论文首次系统地研究了胶体晶体薄膜的干涉效应,发展了一类性能优秀的新型干涉基底,构筑RIfS传感系统并实现了微量酶的检测及酶促反应动力学分析,探索了该系统在复杂生物流体中进行生物分子相互作用分析的能力,并对基底进行了进一步的优化,获得了孔径和孔隙率更大的有序多孔薄膜。以上工作为生物分子相互作用的动态监测提供了新的方法和思路。本论文的主要工作如下:1.通过改进的“垂直沉积”法实现了SiO2胶体晶体薄膜的批量制备,一次能够同时生长多片性质相同的薄膜。系统地研究了生长过程中SiO2胶体悬浮液的浓度、所得薄膜的厚度及光学性质的变化,发现薄膜的厚度与胶体悬浮液的浓度呈正相关,而胶体悬浮液的浓度由颗粒沉降速度及悬浮液蒸发速度共同决定。此外,通过对薄膜不同区域及不同薄膜衍射峰位的系统研究发现,胶体颗粒的粒径偏差是影响薄膜沿生长方向上光学性质的主要原因。2.将显微镜与传统RIfS结合,构筑了微区RIfS检测系统,实现了微区反射干涉光谱的采集与记录。在此基础上,首次系统地研究了SiO2胶体晶体薄膜的干涉效应,考察了硅球粒径以及薄膜厚度对SiO2胶体晶体薄膜干涉效应的影响,研究发现,硅球粒径对薄膜的干涉效应基本上没有影响,而膜厚对干涉效应影响很大。另外,结合RIfS系统,研究了膜厚对系统灵敏度的影响,发现膜厚越厚,系统越灵敏。综合二者,获得了SiO2胶体晶体薄膜作为干涉基底的最优化的厚度,为46μm,以此厚度的薄膜作为后续传感研究的干涉基底。3.利用明胶分子功能化SiO2胶体晶体薄膜,构筑了一种能够进行原位、实时、非标记分析微量酶的传感系统,比较了不同功能化方法对传感灵敏度的影响,优化了功能化的方法。利用胰蛋白酶对明胶的降解作用实现了对胰酶浓度的定量分析,该传感系统具有较宽的线性范围和较低的检测限。进一步地,验证了传感系统的化学选择性,探索了此传感系统在酶促反应的动力学分析中的应用。4.利用葡萄球菌蛋白质A（SPA）与人免疫球蛋白G（hIgG）之间的特异性相互作用,以SPA功能化的SiO2胶体晶体薄膜为干涉基底,实现了全血样品中hIgG的分析。研究了功能化过程中p H值、离子浓度等对传感效果的影响,优化了实验条件。该传感系统在缓冲液及稀释的全血样品中均能进行hIgG的定量检测,检测结果与传统的免疫比浊法一致,验证了背反射信号采集及多孔结构对成分的分离作用在分析复杂样品中的优势。5.以SiO2胶体晶体为模板,制备了有序多孔聚苯乙烯薄膜,优化了制备方法和薄膜整体厚度。另外,研究了TiO2层的制备方法及干涉增强效应,实现了对有序多孔聚苯乙烯薄膜干涉效应的增强。最终所得薄膜能够很好地保持SiO2胶体晶体薄膜的优势,却具有更大的孔径、孔隙率和信号响应,更适合进行生物大分子的相互作用分析,也为传感系统的应用拓展提供了更多可能性。综上所述,本论文基于胶体晶体薄膜的干涉效应发展了一类新型的干涉基底,该类基底结构有序、制备方法可重复性好,表面性质稳定,且在复杂生物流体分析中显示出优势,促进了反射干涉技术的进一步发展和应用,为生物分子相互作用的动态检测提供了新的思路和更多的可能性。