癌症是全世界都在关注的致死性疾病,而转移被认为是造成癌症死亡最主要的原因。在转移过程中,肿瘤细胞从原发肿瘤脱离,进入血液并同血液循环行进入到人体的不同组织。外周血中的这些从原位“脱离”的肿瘤细胞称为循环肿瘤细胞(CTCs)。生物学家认为CTCs是造成原发肿瘤向远端转移的主要原因,也是理解转移生物学问题的关键。作为“实时液体活检”的CTCs分析技术对肿瘤早期诊断、愈后复发检测、治疗效应评估、抗癌药物筛选及治疗靶点的选择等方面具有很大的临床价值。而对血液中数目极其稀有的CTCs的有效分离操作是CTCs的检测过程中具有挑战性的重要环节。而在对CTCs的分离操作中除了要考虑对上亿血细胞中稀有的CTCs进行有效分离外,还需考虑大量血细胞的背景干扰带来对捕获纯度的影响以及在捕获分离过程中对细胞的活性影响,因为这些因素会影响对CTCs捕获分离后下游的分子分析及扩增培养。目前建立在CTCs与血液正常细胞的物理特性及表面标志物的差异基础之上的分离操作都存在一定的局限性而不能应用于临床检测。与正常血液细胞不同的糖代谢方式造成肿瘤细胞膜强负电性的广谱性标识或许可以为CTCs的有效分离提供新的解决方案。本课题设计使用不同表面电荷0D与2D磁性复合材料对稀有的肿瘤细胞进行磁分离捕获,并探究材料电荷及形貌结构对细胞捕获效果及细胞活性的影响。得出的主要成果如下:1.成功制备了负电羧基化磁性纳米颗粒(IO-COOH)、正电磁性纳米颗粒(IO-PEI)及带正电的2D磁性氧化石墨烯复合材料(IO-rGO)。之后对正负电磁性复合材料进行了粒径、电位的检测、TEM和SEM的形貌表征以及材料的磁性能表征,并通过紫外-可见分光光度法确定了磁性复合材料以铁元素含量为基准的质量浓度。2.由于正电材料与癌细胞细胞膜之间的静电相互作用,0D和2D正电磁性复合材料对癌细胞的捕获效率比负电磁性纳米颗粒高很多;由于形貌结构的原因,正电2D磁性材料IO-rGO对癌细胞的捕获效率高与相同浓度的0D正电纳米颗粒IO-PEI。因此在满足一定的捕获效率的要求时,可以降低材料的用量,且最佳的工作浓度为0.02 mg/mL。3.正电2D磁性复合物IO-rGO对细胞的活性影响高与正电磁性纳米颗粒。我们从材料用量、表面电荷、尺寸及材料形貌结构等综合因素讨论材料对细胞造成毒性的原因。结果显示IO-rGO对细胞的毒性作用主要是其独特的形貌结构所造成。