目前,癌症已成为当今社会威胁人类健康的主要疾病,其发病人群广、死亡率高给无数家庭和社会带来了巨大的负担和痛苦。“早发现、早治疗”和对症治疗对于提高癌症患者治愈率尤为关键。基于此,开发用于液体活检技术（liquidbiopsy）的纳米探针可以识别和监控较早期阶段出现的肿瘤。本学位论文通过将纳米结构与荧光探针相结合的方法,着重从开发对稀有肿瘤标志物的捕获效率高、纯度高、靶向性强和识别特异性强等方面,开展了如下工作,以实现成为疾病诊断、预后预测和治疗反应动态监测的有力工具。设计合成了一例双靶向磁性荧光纳米微球。此纳米微球以羧基修饰的磁性四氧化三铁微球为基质,通过在磁性四氧化三铁表面同时引入抗上皮细胞粘附分子和与氨基肽酶N具有强亲和力的荧光探针,获得了双靶向磁性-荧光纳米微球MB-MLP-EpCAM。该双靶向纳米微球在没有破坏细胞活性（>90%）的基础上显著提高了对肝癌循环肿瘤细胞的捕获效率（>85%）和捕获纯度。更为重要的是,此纳米微球具备的精准双靶向性能、高分辨率荧光成像效果以及优异的细胞选择性使得此纳米平台实现了对体内循环肿瘤细胞的实时成像和监控。设计了一例荧光“开启型”金纳米复合颗粒DHANs用于识别循环肿瘤细胞。乏氧环境下肿瘤细胞内部会过表达低氧诱导因子（HIF 1α）。因此,引入了一例HIF 1α诱导结构转换荧光开启型双链寡核苷酸适配体并通过PEG片段与金纳米粒子偶联,通过双链适配体结构转换所释放的荧光实现了对循环肿瘤细胞的特异性检测和识别。此外,乏氧环境下肿瘤细胞膜表面呈高表达状态的葡萄糖转运蛋白的优良底物炔化脱氢抗坏血酸也可以通过点击反应修饰在金纳米粒子表面从而提高DHANs对循环肿瘤细胞的靶向能力。此纳米探针DHANs在构建的两种小鼠转移瘤模型中均成功实现了对循环肿瘤细胞的特异性识别。合成了具有“谷胱甘肽激活型荧光发射”和“脱氢抗坏血酸靶向”双重功能的胶束DPPP-nanoprobe,该胶束中间部分为交联剂赖氨酸,疏水端由一例谷胱甘肽激活型的近红外探针NSO和L-苯丙氨酸相连,亲水端则是引入靶向基团脱氢抗坏血酸与N3-PEG-S-S交联。此纳米探针DPPP-nanoprobe可以识别处在不同转移阶段的多种循环肿瘤细胞类型不受循环肿瘤细胞表型改变的影响。此外,NSO诱导产生的近红外荧光信号具有高信噪比可以提高血液环境中循环肿瘤细胞的识别精准性,避免由其他血细胞产生的假阳性信号的干扰。另外,此纳米探针具有良好的生物相容性有利于循环肿瘤细胞下游的进一步生物分析。