稀有细胞是一类人体中含量极少的细胞,其来源包括从癌症组织逸逃的循环肿瘤细胞,从胎盘进入母亲体内的循环胎儿细胞,和外周血干细胞等。它们往往具有重要的临床价值。基于稀有细胞的液体活检技术,能够避免传统组织穿刺技术带来的痛苦和创伤,是无创检测和精准医疗的先驱。但稀有细胞的高效分离一直是个难题,一方面是因为传统分离手段的效率低,损失大;另一方面也是因为稀有细胞表型复杂,缺少单一高效的抗体。微流控芯技术和高灵敏拉曼光谱技术的出现为稀有细胞的高效分离和表型分析提供了有力的工具支持。本文结合了微流控和磁珠分选两种细胞分离手段的优势,设计了一种在鱼骨芯片中使用磁珠捕获、分离、释放稀有细胞的微流控方法,能够实现90%以上的捕获和释放效率,而且操作简单,成本低。在癌症病人实际血样的检测中,我们综合使用Epcam和CSV抗体修饰的磁珠,同时对上皮型和间质型两种CTC细胞的检测,实现了比单一抗体方法的更好的检出率。我们还从孕妇的外周血中高效的富集了有核红细胞并对其遗传物质进行了有效检测。针对SERS粒子在生物分析应用中,修饰麻烦,易聚沉,存在荧光干扰背景等问题,我们还发展了一种氧化石墨烯包裹保护的高灵敏拉曼探针技术,通过与核酸适体的结合能够靶向癌细胞表面的标志物,实现高空间分辨率的拉曼成像。通过两种工具的结合,我们有希望能够高效的捕获目标细胞并进行精确的表型分析,从而为循环肿瘤细胞在临床应用上的标准化提供有力的数据支持。