针对由癌细胞产生的、与肿瘤密切相关的生物标志物，发展高特异性、高灵敏度的检测新方法，可望为肿瘤的早期发现、转移预警和治疗提供新思路。多肽作为重要的生理活性物质，具有穿透性强、免疫源性低、性质稳定、易于化学改造等优点，在生物、医学、药物等领域发挥重要作用。本论文基于正义肽-反义肽相互作用规律，以及聚集诱导发光基团信号可控的特点，发展了肿瘤靶向多肽探针的高灵敏、高通量筛选新方法。基于所筛选的多肽探针，实现了循环肿瘤细胞(Circulating Tumor Cells，CTCs)的高效、高选择性捕获。主要研究结果如下:　　选择新型肿瘤标志物溶酶体四次穿膜蛋白LAPTM4B为靶蛋白，以其关键胞外结构域ELI（正义肽）为靶点，构建基于反义肽简并性的反义肽肽库，利用聚集诱导发光（Aggregation-Induced Emission，AIE）荧光团具有高灵敏度、低背景干扰的特性，发展了基于聚集诱导发光效应的肿瘤靶向多肽探针的高灵敏、高通量筛选新方法。在EL1多肽上连接具有AIE效应的四苯乙烯TPE荧光分子，构建了正义肽荧光探针EL1-TPE。以EL1肽链中丝氨酸为正义氨基酸，依据遗传密码的简并性，设计并合成了两组反义肽。当EL1-TPE与反义肽发生相互作用时荧光打开，进而筛选出与EL1特异性结合的优选反义肽AP2和AP5。所构建的筛选新方法，具有快速、高通量、高选择性和高灵敏度的特点，由于AIE效应具有off-on的特性，提高了信噪比，其灵敏度可达73nmol/L，可实现单一残基差异候选肽的筛选。进一步构建了AP2-Cy7和AP5-Cy7多肽荧光探针，利用激光扫描共聚焦显微镜，进行了活细胞成像分析。研究了多肽探针对肿瘤细胞的靶向识别，考察了多肽探针的转运与亚细胞定位。结果表明，AP2-Cy7和AP5-Cy7多肽探针能特异性地识别HepG2肝癌活细胞，而对HEK293正常细胞无响应。多肽探针存在于细胞膜以及细胞质，不存在于细胞核。通过与细胞膜表面的LAPTM4B蛋白结合，在LAPTM4B蛋白介导下，进入癌细胞，并定位于溶酶体。多肽探针为恶性肿瘤的诊断、机制研究、靶向药物运载等提供了新方法和新工具。　　以所筛选到的多肽为识别元件，构建了特异性识别、粘附肿瘤细胞的三维微纳米界面芯片，实现了对循环肿瘤细胞的高效、高选择性捕获。对比了两种多肽修饰方法，发现取向可控修饰的芯片对肿瘤细胞的捕获效率更高。针对癌细胞特有的伪足等结构，在玻璃芯片表面构造了仿癌细胞结构的二氧化硅微纳米线阵列。通过三维结构诱导的丝状伪足匹配效应，增强了对癌细胞的选择性识别。在全血样品中加标25个CTCs，其捕获效率可以达到40％。靶向多肽与表面三维结构的协同效应，实现了肿瘤细胞的快速、高选择性、高特异性捕获。为了对捕获的CTCs进行进一步研究，利用二硫键进行可断裂设计，捕获后的CTCs可以从载体上释放，其释放效率为74％，且释放后CTCs存活率为99％，可以用于后续研究。　　利用筛选出的优选反义肽构建了自组装靶向给药系统，进行了癌细胞成像与靶向杀伤初探。以AIE分子TPE为疏水基团，靶向多肽为亲水基团，并用柔性PEG链连接，构建了自组装纳米颗粒。抗癌药物阿霉素(DOX)通过疏水作用被包裹到自组装体系的疏水内核中，形成了自组装靶向给药系统。对颗粒尺寸、Zeta电位、荧光强度和荧光寿命等进行表征:TPE分子在聚集时荧光打开，荧光变化可以显示是否发生自组装;TPE荧光寿命的骤减，也初步证实DOX成功包裹到体系中。活细胞成像分析和MTT实验的初步结果显示，DOX载药多肽自组装颗粒，与细胞膜上的LAPTM4B蛋白结合并内吞选择性进入HepG2癌细胞，最终到达溶酶体，进而DOX从靶向给药系统释放，成功进入细胞核，诱导DNA损伤，初步实现了肿瘤细胞的靶向杀伤。该研究为抗癌药物的靶向运输与释放提供了新思路。