细胞表面聚糖作为细胞的重要结构和功能分子之一,参与细胞粘附、细胞识别、信号转导等一系列重要的生命活动。细胞表面糖链的表达以及特定糖链的改变与细胞的生理状态和功能有着极其密切的联系,糖链的结构异常与许多重大疾病（如癌症）的发生和发展息息相关。因此发展高灵敏和高特异性的细胞表面聚糖检测方法,对于了解细胞表面糖基化异常与肿瘤的关系,进一步理解糖基化在恶性肿瘤发生发展过程中的作用以及开发新的治疗方法和药物筛选等方面有着极其重要的意义。本工作中我们构建了一种基于长余辉纳米探针的新型分析平台,并将此平台进一步应用于探究细胞表面糖链的种类和表达水平与肿瘤及类神经细胞分化之间的关系,为进一步理解糖基化与肿瘤的发生以及与细胞分化之间的联系提供一定的现实和理论依据。本论文主要分为以下两个研究内容:（1）长余辉纳米探针的构建及其在前列腺肿瘤细胞表面糖链分析中的应用本工作我们采用水热法合成了具有近红外长余辉性质的Cr3+掺杂的镓酸锌纳米粒子(ZnGa₂O₄:Cr³⁺,ZGC)。首先,通过3-氨基丙基-三乙氧基硅烷（APTES）硅烷化和NHS-PEG-Biotin修饰制备ZGC-PEG-Biotin。该修饰不仅引入了生物素,而且显著提高了长余辉纳米粒子的分散性和稳定性。然后,通过生物素-亲和素（biotin-avidin）之间特异性相互作用在ZGC表面偶联上去糖基化的中性亲和素（Nuetral-avidin）,获得ZGC-PEG-avidin纳米探针。最后,细胞表面的糖链被相应的生物素化的凝集素（lectin-biotin）识别,在细胞表面引入生物素,由ZGC-PEG-avidin识别从而实现对糖链的标记和检测。ZGC-PEG-avidin的长余辉信号是由酶标仪在时间分辨模式下记录,信号的强弱与凝集素对应的糖链含量成正比。基于所构建的分析平台,本工作分别选用三种识别细胞表面糖链末端α-甘露糖（α-Man）、N-乙酰氨基葡萄糖（N-GlcNAc）和N-乙酰氨基半乳糖（N-GalNAc）的生物素化凝集素（ConA-biotin,WGA-biotin,PNA-biotin）为模型,研究了正常前列腺上皮细胞（RWPE-1细胞）和前列腺癌细胞（DU145细胞）表面糖链的种类和表达水平。实验结果显示:与正常细胞RWPE-1相比,三种糖链α-Man、N-GlcNAc和N-GalNAc表达量在肿瘤细胞DU145中均呈现下降趋势,并且在两种细胞上三种糖链的比例也明显不同。该实验结果证实了肿瘤与正常细胞表面糖链的差异性,为进一步研究肿瘤细胞表面糖链的结构和功能以及肿瘤诊断提供了强有力的分析平台。（2）基于长余辉纳米探针的类神经细胞分化过程中细胞表面糖链表达谱研究基于上述长余辉纳米分析平台,以能够被诱导分化的类神经细胞（pc-12）为模型,研究在细胞分化过程中细胞表面糖链类型和表达水平的变化,为进一步了解细胞分化与糖链的关系提供重要依据。本工作首先采用神经生长因子NGF对低分化pc-12细胞进行诱导分化,得到不同分化阶段的pc-12细胞。其次,利用生物素化的凝集素识别细胞表面糖链。最后,通过生物素-亲和素之间的特异结合引入长余辉纳米探针,余辉信号通过酶标仪在时间分辨模式下获取。实验结果表明:经NGF诱导1天、3天和5天后,pc-12细胞的形态发生显著变化,与此同时,细胞表面的三种糖链也随着细胞分化呈现差异性表达,具体地,α-Man和GalNAc糖链随着细胞分化阶段呈现递减的趋势,而GlcNAc糖链呈小幅度递增。这一现象表明了细胞表面三种糖链的含量与细胞分化密切相关,这为进一步探索细胞分化与糖链表达谱的关系提供了一定的理论与实验基础。本文所构建的长余辉纳米探针检测平台有着较高的信噪比和灵敏度,简捷又快速地评估了pc-12细胞在不同分化阶段细胞表面糖链的表达,在检测分析细胞分化过程中糖链的类型和表达方面有着很大的应用前景。本文采用共聚焦显微荧光成像法和HRP-TMB显色体系对肿瘤细胞表面糖链和pc-12细胞分化过程中细胞表面糖链的检测结果进行验证,获得了与长余辉纳米探针分析平台一致的检测结果,证明了该分析平台的可靠性和准确性。该平台基于ZGC的长余辉特性,有效地消除了来自细胞和检测基底的背景信号,获得了较高信噪比和检测灵敏度。基于长余辉纳米探针的细胞表面聚糖分析平台为早期肿瘤检测提供了一种很有潜力和前景的方法,对研究肿瘤发生以及疾病的诊断具有重要意义;同时初步探究了细胞表面糖链表达谱与细胞分化之间的关系,对研究和进一步认识细胞分化提供了一种可靠的策略。