端粒酶的过度表达以及端粒长度的异常变化与癌变密切相关，这使得端粒和端粒酶成为抗癌治疗的新“靶点”。监测组织细胞的端粒酶表达水平和端粒长度能为肿瘤诊断和治疗提供重要的依据。本论文的工作以发展可靠性好、适用性强的端粒酶活性、端粒长度测量与肿瘤诊疗技术为目标，利用功能化的纳米探针和药物载体，建立了一类基于表面增强拉曼散射(SERS)效应的新型光学检测与肿瘤诊疗方法，为实现靶向端粒酶的SERS光学肿瘤诊疗打下技术基础。主要成果包括:　　基于SERS活性对金属纳米粒子聚集态十分敏感的特点，提出了一种全新的端粒酶活性检测方法，即端粒延长控制的表面增强拉曼散射法(TEC-SERS)。首先构建了表面同时修饰有端粒酶底物(TS primer)和拉曼标记分子的球形金纳米颗粒，形成了对端粒酶敏感的SERS探针。并运用此探针检测了肿瘤细胞的端粒酶活性，其检测限比其他方法低2个数量级，对极早期恶性肿瘤诊断具有重要价值。这种方法无需进行聚合酶链式反应(polymerase chain reaction，PCR)扩增，不仅简化了测试过程，还避免了PCR操作中可能造成的假阴性结果，提高了检测结果的可靠性。　　提出了一种比色法与SERS相结合的快速端粒酶活性筛选检测技术。设计制备了表面修饰有TS primer的磁性捕获粒子(MB@Au@TS)和端粒互补序列(ATE)修饰的呈酒红色的SERS探针(Au-Tag NPs)。由于端粒酶可以在MB@Au@TS表面的TS primer上延伸出端粒重复序列，而延伸了端粒重复序列的MB@Au@TS可俘获带有ATE的SERS探针，因此端粒酶的有无决定了磁性捕获粒子能否捕获SERS探针。磁性分离产物中SERS探针的存在与否能导致产物的颜色与SERS信号产生显著变化。通过监测磁性分离产物的颜色和SERS信号，能实现比色与SERS相结合的端粒酶活性检测。该技术同时具备了比色法的快速性和SERS的高灵敏度，能大大加快样品筛选进程。实验中发现，比色法的检测灵敏度为10个肿瘤细胞/mL，而SERS的检测灵敏度为1个肿瘤细胞/mL。　　提出了一种新型的基于SERS的端粒长度测量方法。该方法操作简单，能准确地检测出细胞复制过程中端粒长度的变化，并且还能监测端粒酶抑制剂（肿瘤药物）对肿瘤细胞端粒长度的抑制效果，这对新型抑制剂作用行为研究具有实用价值。　　设计制备了一种端粒酶敏感、SERS可示踪的纳米药物载体。该药物载体能选择性地只在高表达端粒酶的肿瘤细胞中释放药物，在低表达端粒酶的正常细胞中不会释放药物，从而降低了对正常组织细胞的毒副作用，提高了抗癌治疗的药效。这种“智能”化的纳米药物载体为基于端粒、端粒酶的肿瘤治疗提供了新的方案设计思路。提出了同时使用SERS和荧光研究载体释药动力学过程的双模式光谱检测技术，并运用该技术研究了上述药物载体的释药行为。论文还在实验上成功地实现了SERS探针或纳米药物载体的肿瘤细胞靶向作用、细胞内pH值传感及细胞内谷胱甘肽触发的药物释放，为完善药物载体靶向输运与高效释放功能提供了实验依据。