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循环肿瘤细胞(CTCs)的检测和分离及其分子水平上的鉴定及分析有望阐明癌症转移、药物敏感及耐药的内在机理，从而实现对癌症病人的个体化有效治疗。然而，血液中CTCs的含量极其稀少使其分离十分困难。本论文尝试从“材料选择、结构构筑、界面分子设计、释放策略”四个方面进行设计以达到高效捕获和分离出高纯度高活性CTCs的目的。 第一章的工作利用电喷技术构筑壳聚糖纳米粒子三维结构“软”基底，并利用EpCAM适配体作为CTCs的亲和捕获分子，引入抗粘附分子PEG降低细胞在界面上的非特异粘附，实现CTCs的高特异捕获。随后基于循环肿瘤细胞与血液中其他细胞增殖属性的差异，对捕获细胞进行原位培养，进一步提高了CTCs的纯度。 第二章的工作中，基于细胞纳米结构尺寸匹配性、基底结构的完整性和细胞释放过程作用空间等因素的考量，选择壳聚糖纳米纤维结构作为细胞捕获基底的结构模型来考察CBMA聚合物这一抗粘附分子的效果。通过利用CBMA聚合物和DNA适配体的协同作用，一方面减少血细胞的粘附提高捕获纯度，另一方面抑制已捕获靶细胞与纳米结构基底的非特异性相互作用，利用适配体的特性通过互补链调控实现了靶细胞的无损释放。 第三章的工作以癌细胞本身为材料构筑CTCs捕获基底，在保障基底的纳米结构与细胞表面结构匹配的基础上，同时提供独特的其他材料无法比拟的生物特性界面。研究了不同基底细胞对靶细胞的捕获特性和对非靶细胞的抗粘附特性，并对基底进行亲和分子修饰实现了靶细胞的高效率高纯度捕获，最后通过互补链调控达到细胞无损释放的目的，实现CTCs的特异捕获和高纯度分离。 本论文所发展的方法可以获得高纯度、活性保持的CTCs样品，这对后续CTCs的分子鉴定及功能分析等研究意义重大。通过本论文的工作研究，我们归纳出细胞相容性纳米结构、抗粘附分子、适配体等对CTCs高特异捕获的协同效应，总结出CTCs高纯度捕获和无损释放的一般规律。