本论文针对生命科学领域对无标记高通量检测生物芯片技术和方法急需的现状,建立和发展用于生物大分子相互作用研究的基于斜入射光反射差技术的(Oblique-Incidence Reflectivity Difference,OI-RD)实验装置,探索利用光反射差方法无标记高通量探测生物微阵列和实时监测生化反应的动态过程,主要取得了如下成果:　　 1.建立生物芯片制备实验室,在摸索点样、清洗、封闭和反应等一系列生物芯片制备过程的基础上,自行制备不同种类和不同浓度的可用于OI-RD实验研究的核酸和蛋白芯片。　　 2.通过对光学系统的设计和改进,计算机数据采集与控制系统的开发,发展和建立了用于无标记检测生物微阵列的OI-RD实验装置。生物芯片的扫描和数据采集实现了计算机控制自动化,可同时获取OI-RD的实部与虚部两路信号,检测生物芯片的系统信噪比优于102。　　 3.用OI-RD方法无标记高通量检测生物芯片的探索研究:　　 (a)利用OI-RD方法检测不同浓度(0.0128～1000μg/mL)小鼠IgG以及同其所对应不同浓度(0.32～1000μg/mL)抗体之间的特异性反应过程,同时获得生物微阵列的OI-RD实部和虚部两路信号,得到了与传统荧光方法测量相符合的结果。用OI-RD方法检测经清洗后无标记的不同浓度小鼠IgG蛋白点阵,得到了对数坐标下OI-RD信号强度和蛋白浓度之间的线性关系,对IgG不同浓度的检测动态范围达到104～105,检测灵敏度达到14fg/样点。结果表明,OI-RD可以无标记检测不同浓度的IgG蛋白芯片。　　 (b)用OIRD方法检测具有不同浓度的大、小鼠IgG抗原(625～10000μg/mL)与Cy5荧光标记的小鼠IgG抗体(20μg/mL)之间的特异性反应过程。在特异抗体.抗原反应前后,可以同时获得生物芯片的OI-RD实部和虚部两路信号。在Cy5荧光标记的小鼠IgG抗体特异性反应之前,OI-RD对不同浓度大、小鼠IgG抗原的检测结果表明,该方法可以无标记检测IgG蛋白质的不同浓度。通过对反应前后OI-RD信号进行差值处理,可以极大程度地降低背景干扰,得到更清晰的检测图像。同时,OI-RD的检测结果和标记特异反应后的荧光扫描检测结果相一致。由此证明了用OI-RD检测IgG蛋白芯片特异性反应的可行性。　　 (c)基于定位光栅尺和光电二极管线列技术,改进OI-RD装置,对小鼠IgG蛋白生物点阵进行检测,能够实现在15分钟时间内检测500个样品点的扫描通量,该装置在快速高通量检测方面所展示的巨大潜力,说明用OI-RD方法无标记高通量检测生物芯片具有可行性。　　 (d)用OI-RD方法实时探测兔IgG蛋白和活化片基表面的结合过程,得到OI-RD信号相对时间坐标变化的结合动态过程曲线,说明OI-RD方法可以实时监测生物大分子相互作用的反应动力学过程。