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近年来,恶性肿瘤成为威胁人类健康安全的一大重要因素。循环肿瘤细胞(CTCs)以及外泌体(Exosomes)作为典型的癌症生物标志物,为肿瘤的分子诊断和监测提供了新思路。本课题开发了一种基于表面增强拉曼(SERS)和光致电化学(PEC)技术以实现对循环肿瘤细胞和外泌体检测的方法。(1)基于拉曼探针在敏感SERS分析中起着至关重要的作用,通过静电作用将金纳米颗粒组装在DNA三棱锥结构中(TP-Au NPs),开发了一种新型的拉曼探针,这种具有强烈电磁热点的探针可以显著增强拉曼散射。通过在TP-DNA的顶端上组装识别DNA,使得识别结果是确定的和可设计的。利用透射电镜(TEM)及原子力显微镜(AFM)等对探针进行了表征,并研究了其SERS的优越性能。(2)分别选取CTCs和外泌体作为典型目标物,然后利用所合成的新型探针对其进行了检测。在检测CTCs过程中,将EpCAM适体链用作识别元件,在最佳实验条件下可以在过量的HEK-293T细胞中检测到5-100000 cells/mL MCF-7细胞,并且能够在未富集的人外周血中观察到3-500 cells/m L CTCs的线性范围。对于外泌体的检测,则选择了EpCAM适体链和胆固醇修饰的连接DNA以实现对MCF-7细胞分泌外泌体的富集和识别。在最佳条件下,检测限可以达到为1.1×102 particles/μL,具有良好的选择性。(3)利用PEC技术开发了一种双重降低信号的光电传感器。选择NiO/BiOI异质结作为光电极材料,Au NPs、CdSe量子点为电子转移体,通过EpCAM适体与肿瘤细胞外泌体膜上过表达EpCAM蛋白结合以实现对外泌体检测。当目标检测物外泌体不存在时,光电流信号几乎不变。当目标物存在时,由于EpCAM与其适体链的特异性结合,CdSe量子点修饰的DNA从电极表面被竞争下来,造成光电流信号的降低;同时外泌体的存在会阻碍电极表面电子传导的过程,起到遮挡部分电流信号的作用。