以生命体系为对象的生命分析化学发展迅速，在原位、在线、高通量、可视化分析方法学方面已取得了突破性的进展。这些新方法为探讨生命过程，研究生命活动的发生、发展规律及其本质特征，解释遗传奥秘，阐述生物分子间、生物分子与所处环境间的相互作用本质等提供了重要的技术支撑。为生命科学研究提供高效、快速、简便、准确的分析手段，以解决生命科学中的重大科学问题。生命科学的进步要求分析化学科学家阐述自然状态下生物界面上生物分子的构效关系与机制，建立生物分子与固体表面的作用模式，解释生物分子是如何参与细胞和组织的生命活动，探索生命过程奥秘。因此，发展实时、动态跟踪、在线、在体检测的分析方法与技术装置是当今生命分析化学领域的研究热点和重点。　　原位内反射表面增强红外光谱(ATR-SEIRAS)，是表面增强拉曼散射(SERS)技术的一种“互补”振动光谱分析技术，作为普通红外光谱的扩展，能显著提高红外光谱检测的精度和灵敏度，极大地扩展了红外光谱的应用范围。利用SEIRAS技术可研究界面薄膜的组成和结构、界面小分子化合物、生物大分子、细胞、生物组织等的构效关系与动态行为。因此，SEIRAS技术将在生命分析研究中发挥重要作用。本论文从方法学角度出发，应用ATR-SEIRAS分析技术对DNA杂交、蛋白质间相互作用、DNA-蛋白质相互作用等基本生命过程进行了深入的研究，主要内容包括以下四部分:　　1.表面增强红外光谱生命分析新方法实时监测DNA杂交动力学　　首次将衰减全反射表面增强红外吸收光谱(ATR-SEIRAS)技术应用于原位监测DNA杂交反应。其中，捕获DNA通过金硫键自组装于化学镀于硅半球表面的金纳米膜，信号DNA和红外活性探针对巯基苯甲酸共修饰于金纳米粒子，使得一个金纳米颗粒携带了大量的IR活性分子对巯基苯甲酸，结合金膜红外增强基底构建了夹心结构，实现红外活性探针信号放大。这种协同增强的方法使我们能够超灵敏、原位检测特定序列的DNA及其杂交动力学。结果表明，红外活性分子的信号与目标DNA的量成正比，目标DNA的检出限为0.1 nM。这种基于ATR-SRIRAS检测技术为生物分析提供一个有效的新检测平台。　　2.基于衰减全反射表面增强红外光谱技术研究蛋白质相互作用　　作为分析蛋白质-蛋白质间的相互作用的金标准无标记分析方法，表面等离子体共振易受到非特异性结合和环境变化的干扰，而且不能提供目标蛋白质结构信息。我们提出了一种基于衰减全反射表面增强红外吸收光谱(ATR-SEIRAS)技术的蛋白质作用分析新方法，通过直接检测靶蛋白的特征红外吸收信号，可原位无标记监测蛋白质-蛋白质在表面上的特异性结合反应。与传统的无标记技术如SPR、QCM相比，本论文提出的分析方法获得的信息将更直接、可靠。另外，依据实验结果，建立一个可以定量描述蛋白质-蛋白质在表面识别过程的动力学过程，建立相应的简化的热力学数学模型。本工作不仅为生命分析提供了一种重要而灵敏准确的分析技术，另一方面将拓展ATR-SEIRAS技术的应用范围。　　3.基于ATR-SEIRAS技术研究自组装单层链长对表面免疫反应活性的影响　　利用已建立的基于衰减全反射表面增强红外吸收光谱（ATR-SEIRAS）技术的蛋白质相互作用分析新方法，研究了自组装单层膜(SAM)结构组分与界面免疫反应活性间的关系。实验中以兔免疫球蛋白(rIgG)特异性结合的羊抗兔免疫球蛋白(goat anti-rIgG)为一个模型体系，研究了自组装单层膜巯基羧酸烷烃链长度对免疫反应活性的影响，并做出相应的解释。结果发现，自组装单层巯基羧酸的烷基链长越短，在其界面上发生的免疫反应越慢，烷基链长越长则免疫反应越快。本研究结果将为构建高性能界面生物分子识别传感器提供了理论指导。　　4.基于衰减全反射表面增强红外吸收光谱适配体传感器检测凝血酶　　介绍了一种基于适配体的高灵敏、高稳定性的表面增强红外吸收光谱技术(SEIRAS)用于定量检测凝结蛋白-人凝血酶的新方法。如上所述，SEIRAS具有很高的表面增强效应，这种增强效应具有近场光学性质，增强红外信号随离开表面距离成指数衰减，也就是说，检测分子离样品表面的距离越近，其增强红外信号将指数增大，因此，目标分子的检测灵敏度将指数提高。前面提出了利用SEIRAS技术实现蛋白质分子的分析检测。近年来研究表明，适体能够象抗体一样特异性结合目标抗原，但适体是一种DNA短链，比抗体体积小上千倍。因此，利用适体与蛋白质的特异性作用，可以将目标分子捕获在光窗近表面，使目标蛋白质的红外增强信号指数提高，因此能极大地提高抗原分子的检测灵敏度。基于这种思考，提出了基于SEIRAS技术和适体的目标蛋白质高灵敏、高特异性分析方法。实验中利用目标蛋白质凝血酶的酰胺Ⅰ带酰胺Ⅱ带为信号传感，一方面获取目标分子的结构信息，另一方面建立了增强红外信号与目标分子间的定量关系，实现了对大范围浓度的目标蛋白分析检测。此外，文中还探讨这一检测方法对其它类似基于适体的蛋白质分析检测的可行性。实验结果表明，本论文构建的基于SEIRAS技术的传感器在即时诊断方面表现出了卓越的前景，显示出这种新型技术在生物传感方面的应用潜力。