癌症又称恶性肿瘤,是由机体内的细胞发生突变后不受控制的无限增殖并发生转移而产生的。癌症目前仍然难以治愈,且具有极高的死亡率。肺癌是原发于气管、支气管和肺的癌症的统称。据报道在全球范围内,肺癌是癌症相关的发病和死亡的主要因素。在原发性肺癌中,非小细胞肺癌的占比为85%,小细胞肺癌的占比为15%。据统计,非小细胞肺癌的五年相对存活率为23%,造成存活率过低的最根本原因是近三分之二的肺癌在晚期才被诊断出。所以,早期诊断能够极大的提高肺癌的治愈率和延长患者的存活时间。目前,临床上肺癌诊断的方法主要包括计算机轴向断层扫描技术、正电子发射断层扫描技术、磁共振成像和经胸活检等。然而,这些方法对于大多数人群而言,价格昂贵,并且需要大型仪器的使用,需要去较大型的医院,无法实现肺癌的全面排查。因此,亟待开发一种可用、高灵敏、简单易操作的便携式的即时检测（POCT）系统,能够通过简化的检测流程,实现精准的肺癌诊断。液体活检是体外诊断方法的一个分支,它能够通过非侵入的方式对少许体液中相关疾病标志物进行分析,实现疾病的初步诊断,减轻了传统活检带给患者的附加伤害。随着对液体活检方法的大量研究,许多简便易操作的方法逐渐被开发并用于生物标志物的检测,其中基于免疫胶体金试纸和基于比色的检测方法由于结果较易于分辨,受到了广泛的关注。其中,基于免疫胶体金试纸的液体活检方法是应用最广泛的一种方法,由于侧向横流免疫试纸其成本低、检测速度快和目标生物标志物的选择性好等优势,侧向横流免疫试纸分析被广泛用于便携式生物标志物检测。本论文基于体液中存在的肺癌标志物,如外泌体,游离miRNA,利用DNA、DSN酶、金纳米颗粒等,设计合成了一系列简单易操作的检测系统,用于体液中标志物分子的快速高灵敏检测。这些检测系统包括信号放大部分,如酶切放大,链式置换反应放大和杂交置换放大,也包括信号输出部分,如试纸显色和比色显色。具体内容如下:1.开发了一种成本低、易操作和灵敏度高的基于外泌体miRNA检测的肺癌检测系统,可用于肺癌的即时诊断。该检测系统包括三个部分:1)磁性纳米颗粒识别、捕获和富集肺癌特异性外泌体;2)基于DSN酶的外泌体miRNA-205的信号放大;3)侧向横流试纸读取可视化数据。该检测系统实现了肺癌病人唾液和尿液中外泌体miRNA的检测,并且检测限低至1 p M以下。检测结果经验证与金标准的q RT-PCR的结果一致。该系统能够在短时间内完成对临床唾液和尿液样品的检测,实现真正的非侵入式肺癌诊断。这种研究方案将为实现初步的肺癌的便捷诊断提供了新的策略。2.发展了一种双比色肺癌检测平台,用来快速高灵敏的检测血清样本中的肺癌相关循环肿瘤miRNA。在该检测平台中,体液中miRNA的信号由miRNA引发的杂交链式反应快速转化为DNA信号,这有效减少了RNA的不稳定性给检测带来的干扰。同时,该体系的杂交链式反应实现了两种miRNA的同时信号放大,并快速的将信号转化为比色信号。该平台同时检测两种miRNA避免了癌症诊断中的假阳性结果,肉眼可直接识别的比色检测结果使该系统在应用上更加简便。该双比色检测方法成功实现了血清中的早期肺癌生物标志物miRNA-223和miRNA-200b的检测,并且检测限分别低至10 p M和10 f M。这项工作为精确的肺癌诊断提供了一个简单可行的工具。3.发展了一种基于三条杠试纸的双miRNA检测平台,用于体液中游离的多种肺癌相关miRNA的快速高灵敏检测。该系统首先利用miRNA引发的链式置换反应对靶miRNA的信号进行放大和转换,形成生物素修饰的DNA链与TAMRA修饰的DNA链的杂交链以及地高辛修饰的DNA链与FAM修饰的DNA链的杂交链,这两种链的一端分别结合携带抗TAMRA抗体和抗FAM抗体修饰的金纳米颗粒,另一端结合在三条杠试纸的两条检测带上,金聚集使试纸显色,形成检测信号。该策略实现了肺癌血清样本中循环肿瘤miRNA的定性检测,并且能够区分正常人和癌症病人。4.开发了一种基于AND型逻辑门和链式置换反应的四种miRNA同时检测平台,用于循环肿瘤miRNA精准高灵敏即时检测。该平台利用链杂交反应引发带信号分子的短链DNA的释放,两种不同的短链DNA与特定的单链DNA通过互补配对结合后在试纸上产生信号,四种miRNA能够引发两种AND型逻辑门的信号输出并在试纸上产生两条杠信号。这种双重逻辑门介导的四种miRNA的高灵敏检测,能极大地降低单一靶标或少数靶标检测产生的假阳性信号,能够更精准的实现肺癌的即时诊断。