近年来,外泌体和miRNA作为重要的肿瘤标志物引起了人们的广泛重视。对二者的检测可为癌症等疾病的诊断与治疗提供有效的帮助。针对外泌体与miRNA的高灵敏和多元检测,本论文分别提出了几种基于SERS和荧光光学探针,发展了基于该类探针的检测新方法,并探索了其在临床患者肿瘤标志物检测中的应用前景,主要研究成果包括:提出了一种通过磁性基底和SERS光学探针的联用来筛查和检测多元外泌体的方法。该方法一方面利用适体修饰的金壳磁性纳米球作为捕获外泌体的基底,另一方面利用修饰有拉曼分子和特殊适体的金纳米粒子作为SERS光学探针来特异性检测不同种类的外泌体。检测外泌体时,捕获基底与三种SERS探针预先混合。当目标外泌体存在时,其与磁性捕获基底和相应的SERS探针将形成一种适体免疫复合物。借助磁铁将该免疫复合物分离后,上清液的SERS信号强度将出现与目标外泌体数量呈规律性变化的下降。实验结果显示,当选取多种适体修饰探针后,该方法可用于多元外泌体的同时检测,并可应用于检测真实血液样本中的外泌体。这种基于SERS的外泌体多元检测方法为癌症早期诊断提供了一个新的技术途径。提出了一种用于miRNA-21检测的SERS分子信标。该分子信标中,发卡型DNA的一端修饰巯基以连接银纳米粒子,另一端修饰6-FAM作为拉曼报告分子。初始状态下分子信标两端序列互补,拉曼分子靠近银纳米粒子而产生很强的SERS信号;随着目标miRNA-21浓度增加,分子信标的发卡端由于与miRNA互补杂交而远离拉曼报告分子,从而减弱了SERS信号。因此,通过SERS信号的强度变化可以检测溶液中较低浓度的miRNA。在此基础上,我们又提出了一种在微流芯片内利用SERS与荧光双模光学信号来检测miRNA的新方法。首先将银纳米粒子固定在玻璃片上形成银基底,再在基底上修饰分子信标。分子信标一端通过巯基连接在基底上,另一端为6-FAM可同时作为荧光和SERS报告分子。目标miRNA-21的加入将导致荧光信号的增强和SERS信号的减弱,利用两种模式的光学信号进行分析可在提高检测灵敏度的同时获得较好的线性。此外,微流芯片的引入可减少反应时间和试剂用量,为实际临床应用提供了新的策略。针对外泌体miRNA检测,提出了一种基于RCA恒温反应及多元扩增能力的荧光方法。首先提取两种细胞的外泌体miRNA,加入待测miRNA扩增专用的padlock和通用的酶和d NTP进行RCA扩增,得到的产物可直接用分子信标进行检测。将归一化后的分子信标荧光强度用来表示相应miRNA在外泌体内的相对含量,得到的miRNA相对表达水平可以用来区分外泌体的种类,进而用于外泌体筛查。这种外泌体miRNA分析及外泌体筛查的方法可以辅助癌症诊断。