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分子识别是生物体内组建功能组织的一个重要过程,分子之间通过多重氢键作用的相互识别,不仅在生理过程起到重要的作用,同时也是各种生物传感器设计的基础。由于受到水分子之间强烈的氢键作用的影响,主体分子与客体分了在水溶液中通过氢键的相互识别作用被明显减弱。空气水界面Langmuir膜可以为分子识别提供一个合适的疏水微环境,界面反射吸收红外光谱(IRRAS)可以从分子水平上给出界面单层膜的相关信息,表面增强拉曼散射(SERS)光谱作为一种超灵敏的检测技术,由于具有灵敏度高、选择性好的优点,越来越多被应用到表面科学和分子识别中。利用原位IRRAS光谱可以详细研究巴比妥酸两亲分子单层膜与三聚氰胺在气液界面分子识别过程中的氢键形成方式及分子取向变化。使用贵金属纳米粒子组装基片作为基底研究巴比妥酸两亲分子单层膜与三聚氰胺的分子识别,所获得的SERS信号可能不是源自真正的分子识别。银纳米粒子具有较好的SERS活性,因此,经常作为增强基底应用于蛋白及生物分子的识别检测中,在较高盐度的生理条件下,银纳米粒子会发生不可逆的聚集,Ag@SiO2核壳结构SERS标记物纳米粒子,在较高浓度盐溶液中显示出良好的稳定性,标记物粒子表面进行功能化修饰后可以应用于蛋白的界面识别检测中。磁性纳米材料具有便于分离的特点,将Fe304磁性纳米粒子进行二氧化硅包裹,Fe3O4@SiO2核壳结构磁性微球不仅具有很好的稳定性,在表面进行功能化修饰还可以用于生物分离及检测。1.气液界面含偶氮苯两亲分子单层膜的金属配位及光致异构合成含有偶氮苯和丙氨酸衍生物两亲分子Ci2AzCONH。利用原位红外反射吸收光谱(IRRAS)和红外透射光谱,分别研究气液界面C,2AzCONH单层膜和相应LB膜的羧基与金属配位作用。在纯水亚相,C12AzCONH羧酸头基形成二聚体,偶氮苯片段长轴几乎垂直膜表面取向,分子排列紧密,基本抑制光致异构的发生。金属配位作用促进光致异构,在含Ag+和Zn2+离子亚相分子间氢键作用增强,分子排列较紧密,阻碍光致异构发生；在含Cu2+、Ca2+和Pb2+离子溶液亚相,单层膜显示扩张特征,分子间距增加,有利于光致异构发生。2.气液界面巴比妥酸两亲分子单层膜与三聚氰胺分子识别的原位IRRAS光谱研究利用原位红外反射吸收光谱(IRRAS)详细研究气液界面巴比妥酸两亲分子与三聚氰胺的分子识别。原位IRRAS首次在气液界面观测到氨基v(NH2)峰,发生分子识别,巴比妥酸头基由识别前的水平取向发生变化,C4=O基团未参与氢键形成几乎垂直于水表面取向,参与氢键形成的C2=O基团很大程度上垂直于水面取向,而C6=O基团几乎平行于水面取向,脂链的C-C-C平面取向由识别前垂直于水表面转变为识别后平行于水表面,揭示分子识别过程中氢键转化和分子取向变化。巴比妥酸两亲分子(C18BA)单层膜对三聚氰胺有很好的识别选择性。3.巴比妥酸两亲分子单层膜与三聚氰胺分子界面分子识别的SERS光谱研究发展单层LB膜隔离纳米粒子增强拉曼散射的方法,研究光滑基片表面巴比妥酸两亲分子(C18BA)单层膜的分子识别及识别选择性,获得源自真实分子识别的三聚氰胺SERS信号,扩展LB膜的应用范围。4. Ag@SiO2核壳结构SERS标记物的合成及其在蛋白界面识别中的应用发展一种使用较高醇水比的混合溶剂,不需要对银纳米粒子进行亲玻化处理制备银核二氧化硅壳层(Ag@SiO2)核壳结构SERS标记物简单方法。标记物纳米粒子在高盐度及长时间存放条件下都显示出良好的稳定性。表面富含组氨酸蛋白共价偶联到Ag@SiO2纳米粒子表面,通Cu2+配位作用特异性结合到表面修饰巯乙基亚氨二乙酸(IDA)基片表面,进行SERS检测。将金纳米粒子通过静电作用吸附到氨基化Ag@SiO2粒子表面,形成Ag@SiO2-Au复合纳米结构SERS标记物,在复合纳米结构的金粒子表面修饰IDA分子,在Cu2+存在的条件下,IDA修饰的Ag@SiO2-Au标记物通过肌红蛋白的桥连结合到IDA修饰的基片表面,形成三明治结构,实现溶液中的肌红蛋白SERS检测。进一步研究界面蛋白识别选择性,如果选择适当配体,Ag@SiO2标记物可应用到其它蛋白及生物分子的检测中。5. Fe3O4@SiO2核壳结构磁性微球的合成及其在蛋白分离检测中的应用采用水热法制备出具有超顺磁性的Fe304纳米粒子,通过改变起始溶液中FeCl3浓度调控粒子尺寸。不同稳定剂对Fe304粒子表面形貌和稳定性具有一定的影响。通过盐酸和柠檬酸钠对Fe304粒子表面进行预处理,采用溶胶-凝胶法在其表面包覆二氧化硅层,调控正硅酸四乙酯(TEOS)加入量获得不同壳层厚度的Fe3O4@SiO2磁性微球。在Fe3O4@SiO2磁性微球表面修饰带有甘露糖端基的分子,结合甘露糖修饰的银纳米粒子SERS标记物,实现对伴刀豆球蛋白(ConA)的磁分离和选择性SERS检测,显然,在Fe3O4@SiO2核壳结构磁性微球表面可以修饰不同功能配体,能够实现对其它生物分子的富集检测。