对于大多数的真核细胞,糖基化作为蛋白翻译后最常见的修饰方式之一,对于多个生命过程具有重要调控作用。细胞膜表面的聚糖表达参与细胞的代谢,凋亡和分裂,与细胞间的信息交流以及疾病的进程和状态都密切相关。这就使得对细胞糖基化的研究越来越引起人们的关注。由于蛋白质肽主链上的聚糖在指导蛋白质靶向细胞中发挥重要作用,糖基化对蛋白质向膜微区的分选以及外泌体的表面构成也存在潜在影响。因此,外泌体表面的聚糖标签为研究微泡蛋白质分选的复杂机制提供了有价值的参考,也为研究外泌体和受体细胞之间的识别和靶向趋势提供帮助。同时,考虑到外泌体与其来源细胞之间的密切关系,外泌体上的聚糖表达可能反映了母细胞的糖基表达,进一步表明外泌体作为糖生物标志物载体的潜在作用。本论文以细胞和外泌体的聚糖作为研究对象,选择可以特异性识别聚糖的凝集素作为工具,通过构建外泌体阵列并在外泌体上原位进行滚环探针组装,发展了一种灵敏、多通道检测外泌体表面聚糖表达的方法。同时,通过设计合成磷脂功能化的上转换纳米探针作为可以插在细胞膜上的荧光供体,发展基于双通道发光共振能量转移的细胞膜上两种聚糖的同时成像方法。1.凝集素介导的原位信号放大策略用于外泌体上癌症相关聚糖的糖型分析本文通过共价键合构建了一种外泌体阵列,通过凝集素对外泌体聚糖的特异性识别介导DNA-荧光探针在外泌体表面的原位滚环组装,从而发展了一种灵敏、多通道的方法用于外泌体上多种聚糖的同时检测。与现有方法相比,该方法无需对外泌体进行预先标记和破碎,可以将外泌体的聚糖表达信号直接转化为荧光检测信号,并首次将信号放大策略引入外泌体聚糖检测。本文选择与肿瘤密切相关的唾液酸、岩藻糖和短链O-聚糖作为分析对象,利用所提出的方法比较了不同来源的外泌体之间的聚糖表达,还揭示了外泌体与其母细胞相比所具有的独特的聚糖特征。由于外泌体阵列的易操作性,本文利用所发展的方法进一步监测了唾液酸酶重构外泌体聚糖后聚糖糖型的动态变化。该策略将为开发基于外泌体的糖生物标志物,阐明与外泌体相关的聚糖介导过程提供有力的工具。2.基于上转换纳米粒子构建双通道LRET策略用于细胞膜两种聚糖的同时检测本文通过对上转换纳米粒子进行脂分子功能化以及细胞膜融合作用,在细胞膜上构建可被近红外（980 nm）激发的双发射荧光“灯塔”。利用凝集素对于细胞表面不同的聚糖进行荧光标记后,灯塔与不同染料间的发光共振能量转移（LRET）,提出细胞表面聚糖的多通道成像新方法。本文选择了与肿瘤密切相关的唾液酸和T抗原作为研究对象,利用上转换过程避免了通常FRET过程中严重的受体光渗漏问题,利用“共同荧光给体”的设计实现细胞膜上两种聚糖的同时检测和相对定量。该方法为同时检测细胞表面多种生物分子提供了一个普适平台。