发展具有高特异性和高灵敏度的分子识别探针对实现肿瘤的早期诊断、转移预警和疗效评估等具有非常重要意义。肿瘤细胞核酸适配体的出现为分子层面的肿瘤研究提供了理想的分子识别探针和新的发展机遇。目前，核酸适配体已在生物学、化学和医学等领域获得了长足的发展和应用，成为当前生物化学分析的研究重点和热点。然而现有核酸适配体应用的靶标仍非常有限，严重限制了核酸适配体的广泛应用，另外，肿瘤细胞核酸适配体筛选方法存在步骤繁琐、筛选周期长等缺点，因此，建立和发展快速、高效的核酸适配体筛选技术和获取更多有效的肿瘤核酸适配体对核酸适配体研究具有非常重要的意义；同时，充分发挥核酸适配体应用方面的独特优势，将核酸适配体技术与物理、化学、材料科学等领域发展的新技术和新成果相结合，探索构建高灵敏的现代分析新技术、新方法，将为核酸适配体在现代生物分析化学和分子医学领域的发展研究产生巨大的推动作用。基于此，本论文围绕构建高效的细胞核酸适配体的筛选方法和技术平台，获取具有重要应用价值靶标分子的核酸适配体，结合纳米技术和生物传感技术，将核酸适配体分子探针与肿瘤细胞的识别转换成可检测的信号，构建高特异性、高灵敏度的肿瘤细胞核酸适配体传感器。具体研究内容如下：一、人肝癌细胞株HepG2核酸适配体的筛选及应用基于cell-SELEX筛选技术，围绕影响筛选的因素、筛选的压力等关键问题，对文库的稳定性、筛选过程中的分离方法、缓冲液、离子强度、非特异性吸附、孵育的温度、洗脱的强度和温度等进行了系统的研究，优化了细胞核酸适配体筛选条件与流程。并以人源肝癌细胞株HepG2的核酸适配体筛选为模型，我们成功地建立和优化了细胞核酸适配体筛选方法，获得了高亲和力、高特异性识别人源肝癌细胞株HepG2的核酸适配体，其平衡解离常数均在纳摩尔级，且具有良好的温度稳定性，有望用于核酸适配体传感器的构建和生物临床应用研究。二、基于单壁碳纳米管（SWCNT）吸附高效的核酸适配体筛选方法的建立及应用基于已经建立的细胞核酸适配体筛选平台，我们首次将SWCNT纳米材料引入细胞核酸适配体筛选过程中，利用SWCNT能够有效地吸附单链DNA的特性，改进传统筛选的简单使用洗脱缓冲液的洗涤方式，高效的去除筛选过程中未与靶标结合的单链DNA和弱结合的单链DNA。以人源鼻咽癌细胞株CNE2核酸适配体的筛选为模型，选择HONE细胞为对照细胞，仅通过6轮筛选，即获得了一组高亲和力、高特异性识别CNE2的核酸适配体，而未加入SWCNT的传统筛选方法则需要通过15轮才能获得人源鼻咽癌细胞株CNE2核酸适配体。表明SWCNT的加入明显地缩短了筛选周期，极大地提高了筛选效率，为核酸适配体的高效筛选提供了新的方法和技术平台。三、细胞核酸适配体的序列优化及应用研究基于本课题组获得的三种肿瘤细胞核酸适配体，利用核酸适配体二级结构分析法对其进行序列优化。用软件Mfold分别对鼻咽癌细胞株CNE2、肝癌细胞株SMMC-7721和胆管癌细胞株QBC-939的核酸适配体GP6、T11、T12、zy1和yl19的二级结构进行分析，综合考虑核酸适配体的结构和稳定性，根据二级结构的分析结果对核酸适配体序列进行了优化和设计，获得了优化的核酸适配体序列GP47、T11a、T12a、ZYsls和yl19a，使核酸适配体的长度从80个碱基优化至40几个碱基（yl19a甚至只有23个碱基），且仍然保持了良好的亲和力、特异性和结构稳定性，为生物传感器的探针设计和构建提供了更简单有效的分子识别探针，并将对其它核酸适配体的的序列优化和设计发挥重要的指导作用。四、基于氧化石墨烯（GO）的核酸适配体传感器构建及应用于肿瘤细胞检测研究基于本课题组筛选的核酸适配体分子探针，利用GO纳米材料高效吸附单链DNA的性质及其对染料分子的超淬灭能力，设计了一种低背景的核酸适配体荧光纳米探针。当无靶细胞存在时，GO吸附核酸适配体纳米荧光探针并淬灭其荧光信号；当有靶细胞存在时，核酸适配体纳米荧光探针与靶细胞结合，GO无法将细胞表面的核酸适配体纳米荧光探针竞争下来，产生可检测的荧光信号，从而实现对靶细胞的简单、快速、高灵敏检测，可直接、有效检测低至200个SMMC-7721细胞数的样品，且实现了在含20%胎牛血清的条件下对混合细胞检测。该方法对核酸适配体探针的空间结构没有特殊的限制和要求，设计简单、操作方便快速、无需洗涤或分离，有望为基于细胞核酸适配体探针的肿瘤细胞检测提供一种简单、快速的通用检测平台，在生物分析和医学临床中发挥重要的作用。五、荧光共振能量转移（FRET）的裂开型核酸适配体传感器构建及应用于肿瘤细胞检测研究基于本课题组筛选的核酸适配体分子探针，设计了一对裂开型核酸适配体探针SplitA和SplitB，分别标记荧光染料Cy3和Cy5，当不存在靶细胞SMMC-7721时，探针SplitA和SplitB自由存在于溶液中，用Cy3的激发光源激发，收集不到Cy5的信号；当存在靶细胞SMMC-7721的时候，Cy3和Cy5标记的探针SplitA和SplitB在靶细胞的诱导下在空间上靠近并发生FRET现象，能够收集到Cy5的信号。该方法快速、简单、直接、无需预处理、无需洗涤和分离，且基于FRET的裂开型探针的设计避免了非特异吸附的影响，有效地降低了背景和极大地提高了特异性，可有效检测低至20个SMMC-7721细胞数的样品，而且还进一步实现了含20%人血清的条件下对SMMC-7721细胞复杂样品和混合细胞的检测，有望为肿瘤细胞的临床诊断和研究提供一种新的技术和方法。