癌症是威胁人类健康的三大杀手之一，严重影响人类健康生活和社会经济快速发展。早期的癌症症状表现不明显，癌变发展到一定阶段才会在个体表现出一系列症状和体征，所以需要特殊的诊断方法实现对癌症的早期诊断，提高患者的生存率和治愈率。循环肿瘤细胞(circulating tumor cell，CTC)是肿瘤液体活检(liquid biopsy technology)的分类之一,它是癌症发生发展的早期事件，是导致肿瘤转移的‘种子’。循环肿瘤细胞的检测能快速无创的对疾病进行早期诊断和早期筛查并且能对患者进行实时治疗监测，具有广阔的临床应用前景。
　　拉曼光谱具有高灵敏性及具有指纹识别的优势，在生物医学检测领域已经应用于生物大分子核酸，蛋白质，细胞的检测，以及生物组织体内和体外的检测。然而，拉曼光谱本身很弱，需要特殊的基底增强特征峰的强度。拉曼检测分为直接检测和间接检测。石墨烯具有较大的比表面积和稳定的拉曼特征峰：G峰和D峰。金纳米棒由于特殊的结构而具有增强拉曼光谱强度的优势。前期，课题组研究发现肿瘤细胞表面电荷异常于正常细胞，通过静电吸附的原理设计纳米材料捕获多种肿瘤细胞。
　　基于此，本文通过原位法合成氧化石墨烯/金纳米棒的复合物，通过高分子修饰使其表面带有正电荷，通过材料负载小分子罗丹明验证材料靶向肿瘤细胞的能力。将带有正电荷的GO/GNRs与不同数量的肿瘤细胞结合，通过拉曼对肿瘤细胞进行定性和定量检测，以及探究在模拟血样中肿瘤细胞的检测，具体研究内容如下:
　　论文第二章，采用种子原位合成石墨烯/金纳米棒复合物，合成大量长径比为3.9的金纳米棒负载在石墨烯上，通过不同聚电解质对材料表面进行修饰，改善石墨烯/金纳米棒的分散性，以及在缓冲液中的稳定性，最终合成的GO/GNRs表面带有稳定的正电荷。利用石墨烯能吸附小分子的原理，使用小分子罗丹明对表面带有不同电荷的GO/GNRs进行修饰。虽然氧化石墨烯具有淬灭荧光的特性，而其不能将吸附在其表面的荧光信号全部淬灭,修饰荧光信号分子的GO/GNRs依然具有荧光，所以可以通过荧光表征不同电荷的材料靶向肿瘤细胞的对比。通过材料与细胞结合后的荧光强弱对比验证表面带有正电荷石墨烯/金纳米棒复合材料对肿瘤细胞的靶向作用。
　　论文第三章，通过拉曼光谱表征氧化石墨烯和氧化石墨烯/金纳米棒的复合物，证明金纳米棒具有增强氧化石墨烯拉曼特征峰强度的作用。探讨表面带正电荷的GO/GNRs靶向不同数量，不同种类的细胞测得的拉曼光谱，通过氧化石墨烯的特征峰的SERS光谱探索细胞数量与光谱强度是否存在关系。结果显示，在液体条件下，金纳米棒依然具有增强石墨烯的拉曼特征峰强度，液体检测环境中不同细胞拉曼光谱没有特别明显的特征峰用于区分不同种类的细胞，而与GO/GNRs结合后肿瘤细胞测出明显的GO拉曼特征光谱，证明氧化石墨烯/金纳米具有作为使用SERS技术间接检测循环肿瘤细胞的探针的可能。
　　综上所述，本课题验设计创新点包括三部分：第一，使用非抗体依赖的GO/GNRs用于肿瘤细胞的靶向，具有广适性；第二，使用种子原位合成法合成GO/GNRs复合物，氧化石墨烯其能作为一个载体负载大量的金纳米棒，金纳米棒作为SERS增强的基底，增强石墨烯拉曼光谱特增峰的强度；第三，将SERS技术引入循环肿瘤细胞的检测，能够无损、快速、简单的对多种肿瘤细胞进行间接检测。