传染性疾病和癌症是当今严重危害人类生命健康的两类疾病,建立快速灵敏的检测方法以及开发准确可靠的诊断技术将有助于疾病的早期诊断和及时治疗,从而更好地保障人类的生命健康和财产安全。近年来,随着纳米科技的迅猛发展,各种纳米材料在检测和诊断领域展现出无限的发展潜力和巨大的应用优势。尤其是荧光量子点、磁性纳米粒子以及基于二者的功能材料具有传统材料所无法比拟的优良性质,在生物医学领域发挥着越来越重要的作用。我们课题组在过去的十几年中,一直致力于这些纳米材料的研究和应用,取得了一系列自主创新、特色显著的成果。特别是基于量子点和磁性纳米粒子构建的荧光-磁性-生物靶向多功能纳米球,同时具有多色荧光标记、磁操纵和磁分离、生物靶向三种功能,已经实现了多种肿瘤细胞、蛋白的可视化捕获和分选。在以上研究背景和研究基础下,本论文主要是基于荧光/磁性纳米球构建生物探针,并将其应用到细菌、病毒、肿瘤细胞的检测中,具体开展了以下工作：(1)基于荧光/磁性功能纳米球构建生物探针,并对其基本性质进行了详细的探讨和研究,主要包括以下几个方面：①准确测定了纳米球的个数浓度及其表面基团的数目；②分别采用包埋法和组装法构建荧光/磁性功能纳米球,并对两种方法的特点进行了比较；③监测功能纳米球的荧光性能、磁性能、分散性以及可用性等性质随放置时间的稳定性；④基于功能纳米球构建生物探针,定量了其表面活性生物分子的数目,并探讨了不同保存条件下功能纳米球生物活性的保持情况。本部分工作是基础,对纳米球的应用有重要的指导意义。(2)利用磁性纳米球和荧光纳米球,建立了简便、灵敏、可靠检测鼠伤寒沙门氏菌的方法。在该法中,免疫磁球和免疫荧光球一起与目标细菌结合,同时完成对目标细菌的磁捕获和荧光鉴定,通过检测免疫复合物的荧光实现定性检测和定量分析。该法将检测步骤简化为一步,操作简便省时,1h内实现了～10CFU/mL的鼠伤寒沙门氏菌的高效捕获和灵敏检测。而且该法具有很强的抗干扰能力,可直接对牛奶、血清、尿液等模拟样本中的细菌实现高选择性检测。此外,该法的检测原理具有一定的通用性,可以推广到其他病原体的检测甚至多种病原体的同时检测中。(3)基于与一步法检测鼠伤寒沙门氏菌类似的原理,利用磁球和荧光编码球对多种DNA序列进行了一步同时检测(包括人类免疫缺陷病毒HIV的互补DNA序列、乙肝病毒HBV的DNA序列,丙肝病毒HCV的互补DNA序列)。在该法中,三种靶向磁球和三种靶向荧光球同时与对应的DNA序列杂交,通过检测杂交复合物的荧光实现了三种DNA序列的同时定量检测。该法简便省时,检测限约100pM。磁分选的引入增强了其抗干扰能力,可直接用于检测血清中的DNA,具有很大的实际应用潜力。(4)利用磁性纳米球对循环肿瘤细胞(CTC)实现了快速高效富集和灵敏可靠检测。磁性纳米球处于纳米尺寸且磁响应迅速,在全血等复杂基质中具有非常好的稳定性。将其修饰上抗上皮细胞粘附分子(EpCAM)抗体后,可直接用于捕获全血样品中极其稀少的肿瘤细胞。孵育5min,捕获效率达到94%以上。且IMNs对捕获的细胞影响很小,90%以上的细胞依然保持较高活性,不需要释放磁球,即可直接应用于体外培养、逆转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)分析以及免疫细胞化学(ICC)鉴定。最后,将IMNs成功地应用于实际肿瘤病人血液样本中CTC的检测,展示出其在临床上巨大的应用价值。