循环肿瘤细胞（Circulating tumor cell，CTC)是从原发肿瘤或者转移肿瘤灶脱落进入到血液中的稀有肿瘤细胞，其数目极为稀少，每109个血细胞中可能仅含有1-100个CTC。CTC被认为是肿瘤血行转移的主要来源，血液中CTC的出现以及数目与肿瘤转移和复发存在相关性。因此，CTC被认为是肿瘤血源性转移中比较重要的一个生物标志物，可以用于肿瘤复发监测与预后评估。目前针对CTC的大部分的临床研究主要依赖CTC的计数和基因检测来指导临床诊疗。但是，CTC本身存在着很大的功能异质性，例如，只有一小部分的CTC具有引发远端组织转移的特性，大部分来源于肿瘤病灶的CTC处于凋亡状态，因此很有必要对CTC进行功能分析，如 CTC分泌蛋白与磷酸化信号蛋白的检测。　　近期有报道对分离得到的单个CTC的基因和转录谱进行了分析。然而，通过目前已有技术分离得到的CTC的纯度比较低，同时又缺少在单细胞水平上对极少数目细胞进行单细胞蛋白定量分析的方法。因此，对 CTC进行多重蛋白检测的技术难点主要包括：（1)上游必须有高灵敏的CTC捕获技术；（2)由于捕获的CTC中不可避免混有白细胞，因此需要有进一步除去白细胞进一步纯化CTC的步骤；(3)需要有在单细胞尺度上的多重蛋白检测技术。　　本文首先通过集成式微流控芯片系统并借助对两种重要材料的修饰包括修饰有光敏切割基团的抗体-DNA复合物、单细胞蛋白检测芯片中多聚赖氨酸条形码的修饰，实现了从全血样本中对稀有的CTC或者具有特定表面标志物特征的CTC子群分离、纯化、分泌蛋白的检测，其分离效率高于70％，同时具有很高的纯度，其中的血细胞绝对数目低于75个。研究中发现，具有分泌功能的CTC的数目比总的CTC数目少，CTC在分泌IL-8和VEGF的功能水平上存在很大异质性。我们的集成式微流控系统对病人血液样本中CTC的功能状态和异质性进行了成功的分析。我们的集成式微流控芯片系统在单细胞水平上对来自于病人血液样本的稀有的CTC分泌蛋白进行定量测定。　　在利用集成式微流控系统检测CTC的分泌蛋白水平时，仍然存在稀有细胞的丢失。所以我们将基于免疫磁球和微流控芯片的CTC分离技术相结合，将分子分析过程中CTC的损失降低到20%以下，同时利用聚赖氨酸增强的抗体条形码微阵列以及微孔阵列芯片，在单细胞水平上对CTC的8种细胞内蛋白进行了相应的分析。从而为CTC的功能检测提供了可操作、可重复的技术平台。　　本论文的主要创新点：（1)利用集成式微流控系统及重要的两种材料的修饰实现了对CTC高效的分离、释放、纯化、二次捕获及单细胞水平上分泌蛋白的分析；（2)基于免疫磁球和微流控芯片的CTC分离技术获得了高活性的CTC;(3)利用聚赖氨酸增强的抗体条形码微阵列以及微孔阵列芯片，降低了 CTC的丢失同时实现了单细胞水平上对CTC细胞内蛋白的分析。