免疫是人类最重要的防御功能，是机体维护生理环境稳定的重要机制。 其中
特异性免疫因其自身具有的特异性、记忆性、耐受性，是机体发挥“防御功能”
的主要方式。 特异性免疫应答离不开免疫分子的参与，更离不开免疫细胞或免疫
分子对自身的调控。
       抗体是免疫应答中最重要的免疫分子之一， 也是机体内普遍存在的一类糖蛋
白。抗体中的糖基不仅可以维持抗体结构稳定， 还可保护抗体免受酶的降解。当
抗体中的糖基水平出现异常后，抗体会表现出免疫原性， 诱发免疫应答并受到其
他抗体攻击， 最终对机体组织造成损伤，导致自身免疫性疾病发生。 对抗体中糖
基水平的检测有助于了解机体内抗体结构状态， 评价免疫应答程度，控制自身免
疫疾病的发展。
     外泌体是免疫应答的调控者之一，是细胞分泌的尺寸为（30-200nm）的囊泡，具有 DNA、 mRNA、蛋白质等生物大分子。 外泌体通过细胞间通讯影响着机体的生物学功能，而外泌体表面蛋白是外泌体实现信息通讯的结构基础。已有研究表明， 外泌体表面蛋白因具极高的特异性和灵敏性被视为肿瘤早期诊断新型标志；外泌体表面蛋白因与细胞膜具有良好的融合性， 还被视为药物治疗新载体。 对外泌体表面蛋白进行检测是研究其应用价值的必要途径。
       目前， 针对抗体中糖基水平的检测方法主要有凝胶电泳法、质谱分析法、凝
集素芯片法，但凝胶电泳法容易出现假阳性结果、 质谱分析法会破坏蛋白结构导
致蛋白失活、 凝集素芯片法结果无法绝对定量。 针对外泌体表面蛋白检测的方法
主要以标记为主非标记为辅， 但标记法也存在假阳性结果的问题，而非标记法检
测灵敏度会受限。 成像椭偏生物传感技术是一项高灵敏、 高通量、无标记的生物
传感技术， 不会破坏蛋白结构，并且有着相对成熟的生物分子检测经验，具有检
测抗体中糖基水平和外泌体表面蛋白的潜力。 成像椭偏生物传感技术的使用步骤
通常分为表面设计与组装，表面信号检测，传感信号转化三个环节，其中表面修
饰是表面设计与组装环节的基础。以氨基硅烷为代表的自组装膜是一种常用的基
于硅基底的表面修饰膜层。目前研究发现长碳链的氨基硅烷（AUTES）自组装膜
具有更强的稳定性与更有序的取向角，而其在固定生物分子效能方面的表现仍然
未知。
       为了借助成像椭偏生物传感技术实现对抗体中糖基水平和外泌体表面蛋白
的检测的同时探究出 AUTES 在生物分子固定效能方面的表现，本文从成像椭偏
生物传感技术使用过程中的三个环节入手，分别构建出一个检测外体表面蛋白的
技术路线，和一个检测抗体中糖基水平的技术路线，为此，不得不面对如下科学技术问题：
（1）如何评价 AUTES 在生物分子固定效能方面的表现？
（2）如何设计排布一个外泌体表面蛋白检测的表面？如何将传感信号转化
成表面蛋白信号？
（3）如何设计排布一个抗体中糖基检测的表面？如何将传感信号转化成糖
基信号？
       为了解决第一个问题， 我们选取 IgG（免疫球蛋白 G） 作为目标生物分子，以戊二醛作为自组装膜层固定 IgG 时的信号放大因子， 借助原子力显微镜、光谱椭偏， 外反成像椭偏生物传感技术研究比对了 APTES 与 AUTES 自组装膜吸附表面上的形貌特征、所固定的 IgG 的数量和活性， 发现 AUTES 自组装膜层对生物分子的固定效能不如 APTES。 该工作探究了氨基硅烷稳定性与生物分子稳定性的关系，为以氨基硅烷为自组装膜层的表面修饰方法的选择提供了新的参考。
       为了解决第二个问题， 我们选取外泌体表面的 CD9 和 CD63 作为目标蛋白，借助 Protein G（G 蛋白） 及目标蛋白对应抗体，设计组装了捕获外泌体的配基；借助全内反成像椭偏生物传感技术，实时表征出了外泌体与 CD9 蛋白抗体（及CD63 蛋白抗体） 的相互作用信号； 借助准一级动力学反应方程式， 对比了外泌体表面 CD9 蛋白和 CD63 蛋白与对应抗体的亲和力大小关系。该工作不仅为检测外泌体表面蛋白提供了新思路，也为研究外泌体与细胞表面受体的相互作用提供了依据。
       为了解决第三个问题，我们以 IgG 的 Fab 端和 Fc 端中的甘露糖糖基水平具
有差异为前提， 把 ConA 凝集素作为 IgG 分子中甘露糖糖基信号的放大因子， 设计了分别用以表征 IgG 的 Fab 端和 Fc 端甘露糖糖基水平的两种表面， 分别验证了两种表面上配基排布的有效性和特异性；借助外反椭偏成像生物传感技术， 分别检测了两种表面上的放大因子的数量， 估算出了 IgG 中 Fab 端和 Fc 端的甘露糖糖基水平，估算的定性结果与理论结果一致。 该工作为研究异常的糖基水平与蛋白生理功能的关系提供了新的可能。
       在解决了以上问题的基础上，我们又从光学椭偏成像光路系统中偏振器件的
方位角、微流道芯片反应系统中的流速和流动时间三个方面入手，以 IgG 的抗体
作为靶标，优化了成像椭偏生物传感技术的设置，使得成像椭偏生物传感技术检
测的灵敏度提高了 3.4 倍。