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癌症在发生发展的过程中会释放外泌体(Exosome)、循环肿瘤细胞(CTC)等到血液循环系统中,这些经肿瘤衍生而来的外泌体及细胞等可作为肿瘤标志物用于评价肿瘤的发生、发展、治疗及预后状况。相较于传统的组织切片检测,这些肿瘤相关标志物可经微创方法获得,且可反复多次取样动态监测肿瘤发展。肿瘤具有异质性,这些肿瘤相关标志物由肿瘤组织不同部位产生,所以在一定程度上克服了肿瘤细胞异质性造成的检测差异,更重要的是通过检测这些肿瘤标志物,可实现癌症早期诊断。因此,发展外泌体和CTC高效分离、检测策略可推动肿瘤早期检测和肿瘤个性化治疗的发展。血液中CTC数量稀少,有效分离和富集CTC面临巨大挑战。外泌体在血液中虽然含量丰富,但是缺乏简单高效的分离方法限制了外泌体在临床中的应用。外泌体和CTC的分离手段相似,一类是基于其物理性质,一类是基于其免疫亲和特性,基于免疫识别的分离方法通常依赖于微流控芯片、磁珠等固相载体。微流控芯片比表面积大且可精确操纵流体,已被用于操纵、富集、分离各种生物材料。微流控芯片也因其高通量、高度集成、操作简单等优势有望成为简单可靠的临床诊断工具。因此,构建基于微流控芯片的外泌体、CTC分离检测策略对肿瘤的诊断和治疗具有十分重要的意义。本文制备了性能优异的三维多孔微流控芯片,用于外泌体的分离和检测以及CTC的分离和纯化,主要工作如下:1.利用低温水热法在三维多孔PDMS结构中复合氧化锌纳米线涂层,并通过二次模板牺牲法将其整合到微流控芯片中,制备得到ZnO-chip装置。该装置利用三维多孔结构的混流作用、氧化锌纳米线高比表面积以及类排阻效应,协同增强外泌体的捕获效率。通过简单的比色酶联免疫法,即可实现血清中外泌体的定量检测。此外,利用酸性柠檬酸钠缓冲液可溶解氧化锌基底的特性,实现了外泌体释放,有利于外泌体的基础研究和生物医学应用。2.基于微流控芯片可进行功能集成的特点,制备级联三维多孔微流控芯片用于血液中CTC高纯捕获。该级联芯片由特异性捕获和释放CTC的正选芯片与特异性捕获白细胞的负选芯片串联而成。正选芯片表面包覆温敏凝胶壳层,修饰抗体后能对血液中表达EpCAM的CTC特异性捕获与温敏释放。释放后进一步通过负选芯片去除白细胞,从而得到高纯度CTC。