生物功能表界面构筑的一个关键问题是在材料或器械表面高效稳定地固定所需要的生物/化学活性分子,这一过程涉及表面偶联反应。目前常用的表面偶联试剂存在反应广谱性差、对水/氧环境耐受力差等缺陷,本论文针对这些问题发展了基于乙烯基砜表面偶联反应的生物功能表界面构筑方法。以金和硅材料为基底材料,开发了一系列表面乙烯基砜功能膜的制备方法,乙烯基砜功能膜具有化学稳定性、反应广谱性、高反应活性、化学选择性与反应过程可控性,实现了一系列生物活性和抗蛋白垢功能表界面的构筑。本论文还建立了乙烯基砜-羟基氧杂迈克尔加成反应的常温催化方法,以有机碱为催化剂实现了温和条件下表面无机硅羟基和溶液醇羟基的高效偶联反应。首先,论文设计并合成了一类端基为乙烯基砜基团的二硫化合物,利用自组装技术实现了金衬底表面乙烯基砜功能膜的制备。以谷胱甘肽、N,N-二羧甲基赖氨酸和甘露糖为模型分子,证明了表面乙烯基砜基团偶联反应的广谱性;定量比较了表面乙烯基砜基团偶联巯基、氨基和羟基分子的溶液条件;优化了乙烯基砜表面偶联反应实现化学选择性的pH条件,pH 6.5～7.5能且仅能偶联巯基分子,pH ≥ 8.5适于氨基分子偶联,pH≥10.5适于羟基分子偶联。动力学研究表明乙烯基砜表面偶联反应具有pH依赖性。其中,pH 6.5条件下偶联谷胱甘肽的半衰期为69 min,pH 8.5条件下偶联N,N-二羧甲基赖氨酸的半衰期为63 min,pH 10.5条件下偶联甘露糖的半衰期为77 min。通过反应进程控制实现了表面甘露糖偶联密度的调节,并证明了高功能分子密度有利于蛋白质的特异性吸附。其次,论文通过两步溶液反应实现了硅材料表面乙烯基砜功能膜的制备,乙烯基砜功能膜偶联天然氨基酸实现了抗蛋白垢功能表界面的构筑。通过水力学直径检测与生物传感实验证明了偶联侧链带正电基团的氨基酸(赖氨酸和精氨酸)构筑的氨基酸表界面具有较好的抗蛋白垢性能。其中赖氨酸表界面具有最佳的抗蛋白质非特异性吸附能力,能够降低80%牛血清白蛋白吸附,67%纤维蛋白原吸附和67%血清吸附。该方法应用于复杂生物体系快速定量,在缓冲液和血清溶液中检测下限分别提高了两个和一个数量级。然后,通过催化剂筛选,本论文发现磷原子中心有机碱能够高效催化表面无机硅羟基与乙烯基砜基团的加成反应并应用于硅材料的一步法功能化。将硅材料在聚乙二醇乙烯基砜衍生物溶液中60℃反应数小时即可实现硅材料的聚乙二醇化。反应生成的Si-O-C键在有机溶剂中具有较高的稳定性,而水溶液会造成Si-O-C键的降解,降解速率可以通过溶液pH条件控制。本文探索了该降解反应在荧光分子可控释放中的应用,以二乙烯基砜为偶联试剂,进一步偶联荧光分子实现了硅材料的荧光功能化,通过调节pH条件实现了荧光分子释放速率的调节。最后,本论文在溶液相中探索了有机碱催化的羟基-乙烯基砜加成反应的反应机理,提出了内鎓盐介导的反应途径并谱学表征了其稳定中间体结构,并拓展了该催化反应在聚乙二醇化试剂和聚乙二醇水凝胶制备中的应用。研究了聚乙二醇与二乙烯基砜加成反应的催化剂效应和溶剂效应,并测定了该反应的动力学。结果表明在无溶剂条件开放体系N,N-二甲氨基吡啶具有最高的催化效率,90 min内收率达到93.5%,反应半衰期仅13.2 min。在该催化反应体系中添加多羟基化合物实现了聚乙二醇凝胶的制备,充分水合即可获得聚乙二醇水凝胶材料,并且通过调节多羟基化合物的比例实现了水凝胶的力学性能和药物释放速率的调节。综上,本论文开发了金衬底和硅材料衬底表面引入乙烯基砜基团的方法,基于乙烯基砜表面偶联反应实现了一系列生物功能表界面的构筑。基于乙烯基砜的表面偶联反应相对传统瑭珀酰亚胺和马来酰亚胺在水环境稳定性、反应广谱性、化学选择性和过程可可用性方面具有显著优势。有机碱催化的羟基-乙烯基砜加成反应分别实现了温和条件下表面无机硅羟基和溶液相有机醇羟基的高效偶联反应,突破了传统方法实现羟基材料(化合物)反应效率低的难点。