肿瘤是目前难以治愈的疾病之一,转移性肿瘤是造成癌症相关死亡的主要原因。肿瘤转移并不是一个线性级联事件,而是一个复杂的系统性事件。目前普遍认为循环肿瘤细胞（Circulating tumor cells,CTC）是引起肿瘤转移的关键因素。CTC能直接反映肿瘤发展的状态,是肿瘤预后和疗效评估的重要指标。但是血液中CTC非常稀少,在体检测非常困难,目前临床上主要通过抽血进行CTC的离体检测。体外检测在样本准备过程中可能造成CTC丢失,而且无法实时检测。不管在医学研究还是临床治疗中,绝大多数肿瘤在发生发展、治疗、预后等各个阶段,在体水平的CTC动态变化都处于未知状态。本论文使用活体流式细胞术,实现对动物肿瘤模型中CTC的在体实时监测,并利用这套体系研究了面向临床应用的乳腺癌CTC在体检测方法以及光动力治疗的CTC变化,具体工作如下:第一,利用活体流式细胞术,首次阐明了光动力治疗（Photodynamic therapy,PDT）治疗原位乳腺癌后CTC的动态变化过程,发现PDT通过CTC影响肿瘤转移。通过构建小鼠异种移植肿瘤原位模型,对荷瘤小鼠分别进行PDT和肿瘤切除治疗处理,然后利用在体流式细胞仪对CTC的变化进行了长期动态监测。我们的结果表明与肿瘤切除组、单纯光照组和不做任何处理组相比,PDT组小鼠在处理后肿瘤消失,2周后在原发肿瘤的位置陆续出现了复发,复发时间显著慢于手术切除。PDT治疗后的整个监测过程中,CTC始终维持在较低的水平,且未见肺、肝转移。相反,手术切除组在肝脏和肺中均发现了肿瘤转移灶。我们的数据分析表明CTC水平与肺、肝转移呈强相关性。因此,PDT通过减少CTC来有效地消除转移。第二,本论文提出一种能够安全、有效在体标记CTC,适用于活体检测的新方法。与正常细胞相比,肿瘤细胞表现出显著的代谢异常。利用肿瘤这一特性,我们提出了采用葡萄糖类似物2-(N-（7-硝基苯并-2-氧杂-1,3-二唑-4-氨基）-2-脱氧葡萄糖（2-NBDG）在体标记CTC的方法。2-NBDG结构非常类似于临床中PET使用的示踪剂氟代脱氧葡萄糖（Fluorodeoxyglucose,FDG）,是一种安全、优良的葡萄糖类似物,在蓝光激发下可以发出较强的绿色荧光。我们利用小鼠异种移植肿瘤原位模型,将2-NBDG通过尾静脉注射到小鼠体内,在1.5小时后即可以检测到2-NBDG标记的肿瘤自发脱落的CTC。我们使用在体流式细胞仪利用2-NBDG的荧光信号检测单个CTC的方法,为在体实时无创临床检测CTC提供了全新的、极具操作性和安全性的新技术。2-NBDG具有优良的生物安全性,作为一种非常安全的葡萄糖类似物,具有巨大的临床应用潜力。第三,我们研究了提高PDT治疗效率的方法,以有效降低肿瘤治疗后的复发概率。目前临床上常用的卟吩、卟啉及其衍生物在一定浓度下会发生聚集引起能量淬灭导致PDT疗效降低。在本论文中,我们提出了将光敏剂二氢卟吩Chlorin e6（Ce6）与一种聚集诱导发光材料1,1,2,2-溴化四苯乙烯（TPE-Br）结合来减少光敏剂聚集,从而提高PDT效率的策略。通过合成具有良好分散性能的双元纳米粒子,有效提高光敏剂的活性氧产率,进而优化PDT杀伤肿瘤细胞的效率。这种不改变分子结构,不需要繁琐的合成和后处理获得光敏剂的策略为提高治疗药物的性能提供了一种简单的方法。本论文阐明了乳腺癌PDT治疗后的CTC动态变化过程,发现了PDT可以通过有效减少血液中的CTC而控制肿瘤转移;为了将对CTC的在体实时检测技术推向临床,首次研发了一种基于葡萄糖类似物2-NBDG的在体CTC标记与检测技术体系,具有相当大的临床潜力;为了提高PDT的治疗效率,减少CTC与肿瘤复发,提出了一种基于聚集诱导发光改造的光敏剂策略。本论文对肿瘤的PDT治疗与CTC研究具有重要意义和临床转化潜力。