磁性荧光纳米材料具有磁性材料及荧光材料的优势,可同时实现磁性分离、靶向识别、荧光成像及磁共振成像等多种功能,具有很好的应用前景,已经受到众多科研领域尤其是生化分析领域研究者的高度关注,但在生物毒性和生物相容性方面有待提高。由于微流控芯片技术具有在微纳尺寸下实现样本精确操控的特点,可以将磁性荧光标记方法与微流控芯片技术相结合,实现生化分析样本的高灵敏度的分离和检测。若能将磁性荧光纳米粒与微流控芯片用于循环肿瘤细胞(CT C)研究技术,可同时实现循环肿瘤细胞的分离富集及检测,将有利于实现循环肿瘤细胞的准确检测和分析,提高肿瘤细胞的操控技术。本文的主要研究工作及结果如下:①设计并制备了磁性碳量子点纳米粒。以明胶为碳源,乙二醇为分散剂,采用微波辅助水热法合成了荧光产率高达58.6%的碳量子点。在此基础上,通过静电吸附法将制得的碳量子点组装到纳米四氧化三铁颗粒表面,制备磁性碳量子点。采用电位仪,粒度分布及光谱仪对合成过程进行监控;红外光谱和TEM对磁性碳量子点结构形貌进行表征。结果显示磁性碳量子点粒径在200 nm左右,光学性能稳定,同时具有上转换和下转换发光的荧光特性,其最大激发波长λEx=345nm,最大发射波长λEm=432 nm;制得的磁性碳量子点在不同的激法波长下可发出蓝,绿,红三种荧光,且可以实现对细胞的荧光标记。②采用自制磁性碳量子点,基于细胞吞噬作用,对肝细胞L02进行磁性荧光标记,并对混悬细胞中肝癌细胞Hep G2进行分离检测。实验通过MTT法,对自制碳量子点和磁性碳量子点进行毒性考查,发现这两种纳米材料具有生物毒性低,生物相容性好的特性。用两种纳米材料标记肝细胞L02,考查其相互作用情况,实验发现:碳量子点和磁性碳量子点均标记肝细胞L02的细胞质部分,1 h即可完成荧光标记;当磁性碳量子点浓度≥60μg·m L-1,复合材料中碳量子点的层数n≥9时,得到清晰的细胞荧光成像图。依据磁分离原理,在外加磁场中,30 s即可完成混悬细胞中Hep G2细胞的分离,分离效率达到90.3%。结果显示,所设计制备的磁性碳量子点可以有效用于细胞的标记分离及检测。③基于磁分离原理,设计制作了用于循环肿瘤细胞磁分离的玻璃-PDMS复合微流控芯片,并对其测试条件进行了实验优化。以免疫标记法实现磁性碳量子点探针对Hep G2细胞的标记,利用玻璃-PDMS复合芯片进行目标Hep G2细胞的在线磁分离和荧光检测。优化比率为104浓度细胞需加入100μg·m L-1的免疫磁性碳量子点探针标记,优化捕获流速为16μL·min-1。在2个·m L~25个·m L-1的浓度范围内,Hep G2细胞的浓度与荧光值呈线性关系。利用该方法对混悬样中的Hep G2细胞进行分离检测,捕获率达82.0%。④针对循环肿瘤细胞的检测需求,自主设计了集成多孔流分离通道(MOFF)和介电电泳(DEP)分离捕获的微流控MOFF-DEP细胞分析芯片。通过优化分离检测条件,在流速为80μL·min-1;阵列叉指电极激发电压选择为5 V,激发频率1MHz;抛物线电极激发电压选择为5 V,激发频率40 k Hz时可实现Hep G2细胞的有效分离。进而,建立了基于微流控MOFF/DEP细胞分析芯片分离-荧光检测微系统的CTC分离检测方法。利用该方法对血样中的Hep G2细胞进行分离检测,分离率达95.0%。所搭建的微系统极大缩小了检测系统的体积,为实现检测系统的微型化和集成化提供了实验基础。