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摘要癌症检测的传统方法在早期癌症临床诊断中缺乏令人满意的灵敏性、准确性和特异性，容易错过最佳治疗时间。然而，早期检测癌症的一个重要挑战就是发现和验证生物标志物。癌症的发生往往伴随着几种生物标志物（如核酸和蛋白质）的异常表达。生物标志物相关蛋白对于癌症早期检测有非常重要的作用。基于人造细胞是良好的生物载体这一特性，将生物标志物装载在细胞膜界面，促进了癌症检测的广泛应用。因此，设计高特异性、低检测限以及简单检测癌症相关蛋白分析的方法是迫切之需。对此，本论文建立了几种荧光检测和成像技术，用于快速和特异性检测癌症标志物相关蛋白。主要内容如下：<br>　　1. 对于复杂基质中的生物分析物的分析，在液-液单滴微萃取系统中难以实现分析物的萃取和富集。本论文提出了一种pH依赖的聚多巴胺（PDA）包被囊泡/Fe3O4磁性液-液单滴微反应器（SDMR）用于直接荧光检测谷胱甘肽s-转移酶（GST），一种在生物样品中涉及关键生物过程的代谢酶。从液-液单滴界面萃取富集GST目标物后，在SDMR体系中6 s内快速完成提取过程。首先通过聚多巴胺包被的囊泡/Fe3O4纳米球（Fe3O4@PDA@GST-Aptamer）上的GST的适配体（GST-Aptamer）从样品溶液中提取GST。然后，随着SDMR系统中pH从弱酸性变为弱碱性，GST和GST-Aptamer从Fe3O4@PDA@GST-Aptamer纳米球中释放出来，并通过捕获探针被聚二乙炔囊泡捕获。这些变化改变了囊泡主干的有效结合长度和角度，产生了高度增强的荧光信号。这不仅达到了目标富集的目的，而且减少了基质效应带来的干扰。该方法可用于直接检测尿液和血液中的GST，无需任何样品预处理。线性范围为0.005至0.5μg/mL，检测限为0.834 ng/mL。血液样本中GST的回收率范围为90.8%至108.0%，尿液样本中GST的回收率范围为91.6%至102.8%。该方法通过在液-液单滴系统中进行微萃取，能够实现复杂样品的直接处理和检测分析。<br>　　2. 体内同时可视化多个生物标志物对于准确诊断疾病和破译某种病理进化的基本过程至关重要。本论文设计了一种双功能聚集诱导发光材料（AIE）探针，用于检测前列腺癌的两种抗原。基于聚集诱导发光材料易功能化的特点，将前列腺癌膜抗原（PSMA）的抗体PSMAL和游离抗原（PSA）的适配体PSA-Aptamer修饰在AIE探针表面。首先用人造细胞表面修饰PSMA和加入PSA模拟前列腺癌细胞的真实环境。其次，在PSA-Aptamer上修饰荧光基团Cy3，将PSA捕获后用于定量检测。由于前列腺癌细胞PSMA高表达，且与PSMAL的特异性结合，导致AIE探针在高浓度下产生强烈荧光信号。在最佳实验条件下，该方法在线性范围0.0001~0.1μg/mL的线性范围内检测PSA和PSMA，检测限分别为6.18 pg/mL和8.79 pg/mL。利用Cy3和AIE探针的光稳定性和抗漂白能力，实现对前列腺癌细胞的成像和实时追踪。<br>　　3. 同时检测不同种类的生物标志物将为疾病的准确诊断和监测进展带来巨大的好处。本论文构建了一种基于负载金碳点（ GCDs ）的核仁蛋白适配体（ NCL-AS1411）的逻辑门控平台，并将其成功应用于协同成像和检测乳腺癌细胞外蛋白和胞内microRNA（miRNA）。为了实现逻辑与门操作，将磁珠（MB）上修饰有NCL-AS1411以及互补的DNA双链探针（DNA-GCDs-BHQ）磁分离后固定在纳米人造细胞表面，实现第一步信号放大。AS1411与人造细胞表面的NCL进行特异性结合，AS1411形成G-四链体结构（G4）。加入AIE与G4相互作用，不仅可以增强其荧光，而且实现了胞外成像NCL的作用。从而远离MB上的DNA-GCDs-BHQ探针从其互补AS1411脱落释放。由于探针末端修饰的GCDs具有高度的生物相容性、低毒性和光稳定性好的特点，可以输送DNA探针到含有miRNA-21的人造细胞内，目标物miRNA-21将DNA-BHQ置换下来，导致DNA-GCDs荧光恢复。通过采用AIE与GCDs的不同荧光特性，实现胞外和胞内同时检测。该方法在0.005-0.5μg/mL范围内对NCL具有良好的线性关系，最低检测限为1.176 ng/mL；在0.1 fM-100 pM范围内对miRNA-21具有线性关系，最低检测限为24.47 aM。该方法首次提出不同种类的生物标志物miRNA-21和NCL作为检测乳腺癌的生物标志物组，实现了荧光定量检测生物标志物组和乳腺癌细胞协同成像，具有良好的特异性和实用性。