所有动物细胞表面都有一层致密的聚糖物质,包含了糖蛋白、糖磷脂以及糖脂等多种成分。而在这些聚糖链的末端往往连着唾液酸。唾液酸是一种以9个碳为骨架的带负电的单糖,其在细胞表面结构呈现多样化,目前自然界中已确定50多种化学结构。其化学结构的多样性也使得唾液酸在细胞的多种生理与病理过程中扮演着重要的角色。比如,唾液酸的表达与大脑疾病、癌症以及心血管疾病等均密切相关,尤其是细胞表面唾液酸的过量表达往往涉及到癌症的恶化与转移。因此,发展细胞表面唾液酸的特异性检测技术,对研究唾液酸的表达、相关的生命过程以及疾病的诊断与研究都具有十分重要的意义。表面增强拉曼光谱（SERS）技术是一种基于拉曼光谱发展的同时可获得物质的分子信息以及具有超高检测灵敏度的光谱技术。除此之外,SERS光谱技术还具有独特的优势,比如其谱峰较窄可同时用于多组分的检测、激发光的多选择性可避免生物组织的自发荧光干扰、低损伤且具有较好的耐光稳定性等等。这使得SERS技术特别适用于生物体系的检测与研究。虽然SERS检测技术已被发展用于细胞表面唾液酸的研究,但还面临着一定的挑战。比如,发展细胞表面唾液酸的无损或者低损伤检测技术,实现对唾液酸动态表达过程的追踪。另外,SERS技术在癌症组织表面唾液酸的研究还有待发展。因此,发展一种低损伤可在生理条件下实现唾液酸动态表达研究并且适用于病变组织研究的SERS方法具有一定的必要性。针对SERS技术在细胞表面唾液酸研究中存在的问题,本论文基于SERS标记方法,发展了一种可在生理条件下实现对唾液酸研究与分析的方法。主要研究内容包括以下两部分:1)基于苯硼酸与细胞表面唾液酸的特异性识别作用,设计了在生理条件下检测细胞表面唾液酸的SERS纳米探针。该SERS探针由作为SERS增强基底的银纳米粒子（AgNP）以及同时充当唾液酸识别配体与SERS标记分子角色的对巯基苯硼酸（MPBA）构筑而成。通过对不同细胞系表面唾液酸进行检测,证明了设计的AgNP@MPBA SERS探针可用于分析不同种类细胞表面唾液酸的表达水平。并利用密度泛函理论（DFT）对该识别作用的分子机制进行了探讨,随后基于该SERS标记方法对癌细胞表面唾液酸的动态表达进行了追踪。2)利用发展的唾液酸特异性识别SERS探针AgNP@MPBA对离体的人宫颈癌细胞（HeLa）、人肝癌细胞（HepG2）以及正常细胞系（BNL.CL2）表面的唾液酸进行了分析,在此基础上将此方法拓展到临床中人乳腺组织切片的鉴别研究。首先对人乳腺癌以及正常组织切片表面的唾液酸进行了SERS检测并利用特征峰1074和1570 cm-1对其表达水平进行了分析,随后利用受试者工作特征曲线（ROC）对该方法的准确性进行了评估。研究表明,特征峰1074和1572 cm-1对应的底下面积值（AUCs）分别为0.9419和0.9012,证明该方法具有较高的准确度。除此之外,我们进一步地利用SERS成像技术对乳腺癌与正常组织表面唾液酸的表达与分布进行了检测分析。细菌的耐药性是一个威胁人类健康的全球性问题。由于抗生素的大量使用,导致抗药性菌株不断出现。除了细胞水平的耐药机制,比如细菌的固有耐药机制以及后天获得的耐药机制包括降低细胞内抗生素的浓度、改变作用靶点和直接修饰抗生素等,滞留菌与生物被膜的形成也会使得其耐药性增强上百甚至上千倍。为了克服细菌的耐药性,新型抗菌试剂一直在被不断的开发。然而,一种有效抗生素的开发需要花费大量的时间与财力。而且,一旦将其引入临床应用就会很快出现抗药性的菌株,这也意味着新型抗生素的开发速度远远要慢于抗药菌株的出现。因此,增强临床上传统抗生素的抗菌效应比一味开发新的抗生素更有价值。除此之外,非抗生素治疗策略比如光动态疗法与纳米疗法等也给耐药性细菌的治疗带来了新的希望。就目前而言,如何拯救临床上传统的抗生素以及开发新型的易实现临床转化的抗菌策略十分必要。基于以上所述,本论文发展了一种基于金黄色葡萄球菌特有色素的光分解作用,利用460 nm光增强细胞膜靶向的抗生素对多重耐药性金黄色葡萄球菌（MRSA）的治疗策略。研究内容主要包括以下两部分:1)基于460 nm光对金黄色葡萄球菌表面特有色素Staphyloxanthin的分解作用,发展了一种基于光影响细胞膜的渗透性以及流动性进而增强细胞膜靶向的抗生素对MRSA治疗的方法。研究表明,460 nm光可以通过分解MRSA细胞膜表面特有的Staphyloxanthin色素分子,使得MRSA细胞膜的渗透性以及流动性增加。以临床上典型的细胞膜靶向的抗生素Daptomycin作为研究模型,我们发现460 nm的光对细胞膜性质的改变可以促使更多的Daptomycin分子插入到细胞膜中。而且,460 nm光与Daptomycin两者可协同地治疗MRSA,其协同因子小于0.416。除此之外,460 nm的光可以增强多种细胞膜靶向的抗生素的抗菌效应,而且该方法适用于治疗多种耐药性的金黄色葡萄球菌。2)利用460 nm光协助增强细胞膜靶向的抗生素的抗菌效应,我们进一步研究了代谢缓慢的、耐药性更强的滞留菌以及生物被膜模型。研究结果证明,该方法能有效地增强细胞膜靶向的抗生素对MRSA形成的滞留菌以及生物被膜的抗菌作用。此外,我们对该方法对人体细胞的毒性以及血液中感染的MRSA的抗菌效应进行了研究。结果证明,该方法能显著地治疗血液中MRSA的感染并且对人体细胞未表现出明显的损伤。在此基础上,为了评估该方法在临床上潜在的应用价值,我们建立了MRSA感染的小鼠伤口模型,探究了该方法对活体伤口感染的治疗效果。结果表明,该方法可以有效地减少小鼠伤口感染处MRSA的数目。