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在癌症发生的早期,有少量循环肿瘤细胞(circulating tumor cells,CTCs)(≥5 CTCs/7.5 mL血液)游离于外周血中。不同肿瘤释放的CTCs及同一肿瘤的CTCs在转移的过程中会发生上皮-间充质转化(EMT),产生不同异质性的亚型,主要表现为细胞表面的蛋白表达量和标志物类型的改变。有研究表明,外周血中CTCs的数量和类型与癌症的发生与发展密切相关。因此,分离检测癌症患者外周血中不同亚型的CTCs对于癌症的早期诊断、个性化治疗以及疗效评估具有重要意义。目前,检测异质性CTCs的方法主要有流式细胞分选法和微流控芯片法等。流式细胞分选法所需仪器昂贵且需专业技术人员操作,对样本量要求也较高;而微流控芯片制备复杂也限制了它的应用。鉴于上述方法存在的问题,本工作在实验室前期工作的基础上,构建了一系列集不同磁响应性能和荧光性能于一体的仿生靶向探针,并基于该探针有效精确近同时分离富集多种异质性的CTCs。论文的主要研究内容如下:第一部分:构建不同磁响应强度的仿生荧光磁性探针。首先,结合包埋和层层自组装法将具有不同磁响应强度的磁前体颗粒分别与荧光量子点组装成系列荧光磁性纳米复合物 S/M/W-FMNPs(strong/medium/weak magnetism-fluorescent magnetic nanoparticles),随后通过物理挤压法制备得到巨噬细胞膜包裹的复合物(leukocyte membrane fragments-coated S/M/W-FMNPs,S/M/W-LFMNPs),借助二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺(DSPE)为桥梁偶联抗体,从而得到不同标志物抗体修饰的仿生荧光磁性探针 S/M/W-LFMNPs-Ab(strong/medium/weak magnetism-biomimetic fluorescent magnetic probes),该系列探针具有良好的分散性、稳定性和较强的磁可操纵性。第二部分:基于不同磁性强度的仿生荧光磁性探针富集检测不同CTCs。以三种不同表面标志物的循环肿瘤细胞BT474(Her2+++)、LNCaP(PSMA++)、MDA-MB-231(Vimentin+)作为研究模型,且三种细胞表面标志物的表达量呈现梯度变化。首先以微球模拟肿瘤细胞亚群考察构建的探针对上述CTCs梯度磁分离的可行性。构建了不同蛋白表达量及不同种类蛋白修饰的聚苯乙烯微球(microparticles,MPs),分别与不同磁响应性探针结合,形成了三组具有不同磁响应强度的微球,在外磁场作用下,与探针结合后的三种微球可在不同磁分离时间点被分离捕获,证实了该方法的可行性。随后以三组肿瘤细胞作为阳性细胞,巨噬细胞RAW 264.7作为阴性对照,考察S/M/W-LFMNPs-Ab对不同肿瘤细胞分离分析的性能。结果表明,在PBS buffer简单体系中该系列仿生荧光磁性探针可在3 min内捕获约90%的目标肿瘤细胞且几乎无背景细胞干扰。对于含两组或三组癌细胞的样本,在外加磁场下,该探针可在不同磁分离时间梯度捕获标志物类型及表达量差异化的肿瘤细胞亚群。模拟血样的检测结果表明,S/M/W-LFMNPs-Ab在复杂体系中不需前处理即可实现多种肿瘤细胞的富集分离。进一步研究表明,该探针对稀有数量肿瘤细胞的检测限为1 cell/mL,具有极低的检测限。因此,该方法在癌症早期的诊断、个性化治疗及预后评估等方面具有潜在重要价值。