癌症是世界上最难治愈的疾病之一,而对于早期癌症病人其治愈率显著升高。因此,癌症早期诊断具有十分重要的意义。癌症生物标志物以及肿瘤微环境的特征研究是癌症早期筛查的有效方法。常规的临床癌症诊断方法,如血液检测、影像学检查、基因筛查等,不仅耗时、成本高,而且检测的精确度、准确度、灵敏度和特异性仍有待提高,无法满足对早期肿瘤筛查的需求。因此,发展高灵敏度、准确且高效简便的癌症早期诊断方法尤为重要。光子晶体是不同折射率的电介质材料在空间呈周期性排列构成的光学结构,在生化传感、超材料、信息存储等领域具有巨大的应用潜力。基于光子晶体材料的生物医学光学检测是生物医学工程领域的重要研究课题之一。然而,基于光子晶体结构的生物传感器件缺乏高效的系统集成,并且无法对体液肿瘤标志物进行实时原位分析,限制了其在实际检测中的应用。为了解决这些问题,我们制备了具有不同结构的光子晶体载体,并将其用于体外及体内的生物标志物的高灵敏检测,进一步拓展了光子晶体在癌症诊断中的应用。主要研究内容如下:（1）构建了集成光子晶体膜的微流控滑动芯片用于胞外囊泡的高效分离和高灵敏检测。首先利用双层纳米超滤膜实现对早期癌症标志物胞外囊泡的高效分离和富集,然后通过胞外囊泡表面蛋白与适配体的特异性结合,借助光子晶体结构的荧光增强效应实现对胞外囊泡的高灵敏度检测。最终,利用该微流控滑动芯片实现了对临床血清样本中胞外囊泡的准确分析,成功区分健康和患癌对象,该工作为构建一体化、便携式、高灵敏的癌症早期筛查体系提供了新的思路。（2）构建表面具有光子晶体结构的硝酸纤维素微针用于肿瘤间质液生物标志物的高灵敏度检测。采用微成型法制备了表面具有光子晶体结构的微针,利用光子晶体的荧光增强效应以及硝酸纤维素材料的优异蛋白吸附能力,并利用免疫夹心荧光法,在微针上实现标志物的定量分析。在实际应用层面,利用该光子晶体微针实现了对荷瘤小鼠体内肿瘤间质液中的靶向肿瘤标志物的高效捕获和检测。该工作为微创连续高效地监测肿瘤间质液中的靶向标志物随肿瘤生长变化提供了新的策略。（3）制备了具有p H响应的光子晶体水凝胶微球用于肿瘤微环境的长期连续监测和药物可控释放。肿瘤微环境酸度的变化反映了肿瘤的生长状况,因此肿瘤微环境p H的长期连续监测至关重要。利用模板法制备了对p H响应的光子晶体水凝胶微球,当环境p H发生变化时,水凝胶微球的微纳结构和反射峰随之变化,从而可以对肿瘤微环境的变化作出快速准确响应。由于采用的水凝胶生物材料具有良好的生物相容性,将制备的水凝胶微球注射到荷瘤小鼠的肿瘤部位,实现对肿瘤微环境p H的长期连续监测。此外,利用光子晶体水凝胶微球的有序多孔结构,实现了对抗肿瘤药物阿霉素的高效负载,在连续监测肿瘤微环境的同时,利用其p H响应特性实现对药物的缓慢释放,实现了肿瘤诊疗一体化。