受到全球人口不断增多，社会老龄化趋势日益加重，环境不断恶化，人们致癌行为逐渐增多等众多因素的影响，恶性肿瘤的发病率与死亡率呈现逐年上升的趋势。目前，恶性肿瘤已成为发展中国家的首要死因及发达国家的第二死因。如此惊人的高死亡率归结于恶性肿瘤发病早期的隐蔽性和病程晚期缺乏有效的治愈手段。WHO推荐进行恶性肿瘤的二级预防工作，即恶性肿瘤的早期筛查、早期诊断和早期治疗，并提示95％的恶性肿瘤可以通过早期发现与治疗而治愈。影像学检查和血清学检查是两种有效的恶性肿瘤筛查手段，但是相比较而言，血清学检查可以在更早期，即肿瘤细胞数目约108，瘤体直径约0.5cm时，发现恶性肿瘤的存在。肿瘤标志物是血清学检查的目标物质，尤其是多个肿瘤标志物的联合检测可以极大地提高早期诊断率。同时，肿瘤标志物的检测还能够为肿瘤患者个体化治疗方案的建立提供帮助。然而，目前临床开展的此类实验技术大都是单指标的分析方法，如果将其应用于人群恶性肿瘤的筛查，不仅成本高昂，而且费时费力，不易推广。液相芯片技术是20世纪末问世的一种多元分析技术，它由基因芯片技术演变而来，具备高通量的特性，并且方法灵敏度高，特异性好，是应用于肿瘤标志物检测的理想分析技术。　　液相芯片主要由编码微球、探针分子、目标分子、报告分子四个部分组成，最初的编码微球以荧光编码为主，最具代表性的是Luminex公司商业化的xMAP技术。但是荧光编码存在易于淬灭并导致编码丢失或者误编码的问题。因此，多年来研究人员一直在寻找一种荧光编码的替代方案。2002年，多孔硅光子晶体薄膜首次被提出作为生物分子筛查的基底。2006年，具有三维结构的自组装光子晶体微球首次被制作出并应用于液相芯片的载体进行多元生物分子检测。　　本论文探讨了以光子晶体编码微球作为载体的液相芯片技术在肿瘤标志物多元分析中的应用，工作主要分为三个部分，其内容与创新点如下:　　一、基于二氧化硅光子晶体微球阵列的肿瘤多药耐药基因表达情况的多元分析。应用可控的多元PCR技术对筛选出的多药耐药基因1(multidrug resistance1gene，MDR1)和多药耐药相关蛋白1（multidrug resistance-associated protein1，MRP1)两段目标基因的特征性片段进行扩增，以反应条件优化后的基于双探针杂交反应的二氧化硅光子晶体微球阵列对扩增后的特征性片段进行定量分析，通过分析结果与标准荧光浓度曲线的比对获得目标基因的起始浓度，从而建立了一种可用于基因表达情况分析的多元分析技术。这种多元分析技术操作简便，成本低廉。实验中应用的信号放大技术是常用的PCR扩增技术，但是为了保证扩增后的终产物与起始浓度的相关性，扩增循环数目受到严格的控制，成为可控PCR扩增。这样的信号放大策略是在以前的文献报道中从未出现过的。　　二、基于复合材料光子晶体微球阵列芯片的快速、多元肿瘤蛋白标志物分析。通过第一部分实验发现单纯的二氧化硅光子晶体微球在检测中存在诸多问题，想要建立重复性更好的检测方法首先必须对微球载体进行针对性的创新优化、改造升级。因此，二氧化硅和水凝胶复合材料光子晶体微球被开发出来。这两种材料互相弥补了对方的不足之处，同时使得微球保有二氧化硅微球和水凝胶微球各自的优点。之后，基于此种复合材料微球的多元检测实验方案也得到了确立，使得光子晶体微球阵列的检测灵敏度得到极大的增强。同时，为了方法最终能够标准化，配套的盒式芯片装置也被开发出来应用于增强方法的可操作性和重复性。　　三、基于反蛋白石结构水凝胶光子晶体微球阵列的超敏蛋白检测。随着蛋白组学研究的推进，更多、更灵敏且特异性更好的肿瘤标志物被发现，例如胃泌素释放肽前体(Pro-Gastrin-Releasing Peptide，ProGRP)对于小细胞肺癌的诊断具有很高的灵敏度和器官特异性。ProGRP在血清中的含量极低，达到pg/ml的数量级。因此，未来恶性肿瘤筛查工作所应用的检测技术必须同时满足高灵敏度检测和多元检测的条件。可是，目前开展的实验室分析技术多为单指标分析技术，应用于恶性肿瘤筛查费时费力。基于反蛋白石结构水凝胶光子晶体微球阵列的液相芯片技术可以达到新一代标志物的检测灵敏度，同时也能进行多元分析，是一种理想的可用于人群筛查的检测方法。该方法以反蛋白石结构的水凝胶光子晶体微球作为载体，充分利用了微球在反应过程中发生溶胀，反应结束后在高浓度乙醇的作用下发生脱水而回缩的特性，不仅完成了检测信号的放大，提高了检测灵敏度，同时解决了水凝胶微球在反应液中发生溶胀而丢失编码的问题。基于毛细管微流控实验装置的搭建进一步提高了实验的重复性和操作简便性。　　随着对光子晶体编码微球芯片的研究不断深入，它的潜在应用价值不断被发掘出来。相信在不久的将来，光子晶体编码微球芯片必然可以在高通量肿瘤标志物分析市场中占据一席之地。