肺癌是全世界最常见的癌症之一,其死亡率即使在恶性肿瘤中也居于前列。同时,肺癌通常发病隐匿,大部分患者确诊时已是晚期,5年生存率极低。因此,实现肺癌的早期检测对于肺癌早期诊断及肺癌高危人群筛查具有重要意义。基于微流控技术的液体活检是一种近年来兴起的肿瘤检测的有效手段。目前,基于微流控技术的液体活检研究主要集中于血液中血清肿瘤标志物检测及循环肿瘤细胞(Circulating Tumor Cells,CTC)捕获与分析。但目前尚缺少特异性的肺癌血清肿瘤标志物,检测结果易出现假阳性和假阴性,因此血清肿瘤标志物检测仅作为癌症诊断的辅助手段,无法确诊。而从外周血中分离循环肿瘤细胞则面临外周血总量较大,循环肿瘤细胞数量微少,早期患者无CTC及细胞肿瘤标志物缺失的假阴性问题。痰液细胞学检查是呼吸系统疾病区别与其它组织器官疾病检测一种特有诊断手段,其检测具有无创伤、简便易行及可重复操作等优势。研究显示,在影像学可见实体瘤形成之前痰液中已经可以检测到癌细胞。基于此,本论文中,我们选用痰液作为微流控液体活检的分析对象,对痰液中的脱落肿瘤细胞进行高效分选和单细胞分析,从而为实现肺癌早期诊断以及肺癌高危人群的筛查提供一种新的方法。不同于以血液为目标的液体活检方法,以痰液为检测对象的液体活检手段面临特有的问题:一、痰液环境与血液环境不同,分离过程中主要的干扰细胞为免疫细胞(主要为粒细胞)与非肿瘤的上皮细胞(主要为柱状上皮细胞和鳞状上皮细胞)。二、不同于血液环境中肿瘤细胞与白细胞的区分,痰液环境中肿瘤细胞确认的关键是肿瘤细胞与非肿瘤的上皮细胞的区分。本论文研究内容将围绕解决这些问题展开。第一章为绪论,首先概述了目前微流控技术应用于液体活检进行肿瘤诊断的研究进展,其中表述了包括液体活检在内的常见的肿瘤检测的方式和微流控技术在液体活检中的优势。随后介绍了微流控技术应用于液体活检的研究现状,并总结了各种液体活检标志物分子的优势和不足;最后介绍了芯片单细胞RT-PCR的意义和应用。第二章为痰液中脱落肿瘤细胞的单细胞RT-PCR检测用于肺癌诊断。在该章中我们借鉴外周血中循环肿瘤细胞的分选和捕获策略,通过设计高通量的螺旋芯片和微孔芯片实现痰液特有复杂环境中脱落肿瘤细胞分选与单细胞捕获。针对痰液环境中特有的肿瘤细胞与上皮细胞区分难题,我们提出并实现了利用肿瘤细胞功能相关标志物TERT和HK-2进行单细胞RT-PCR检测,实现了痰液环境中肿瘤细胞与正常上皮细胞的区分,为痰液中肿瘤细胞的确认提供一种可行的方案。由此,我们实现了通过痰液中脱落肿瘤细胞功能相关标志物的单细胞RT-PCR检测进行肺癌检测。