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在生物医学领域,特别是在诊断和治疗疾病方面,增加对生命系统结构和功能的了解意义重大,对比度高、能够实时检测的生物成像技术能够实现这一目的。生物成像技术的核心是荧光探针,传统的光学探针,如有机荧光染料和半导体量子点,在生物医学领域已得到广泛的研究,但它们都有各自的限制。比如说,有机荧光染料由于共轭π电子之间的相互作用导致光化学稳定性比较差;半导体量子点含有对生物体有毒的重金属离子(镉和硒),同时它们在光照和氧化条件下不稳定等。相比之下,掺稀土纳米粒子具有光化学性能稳定,发光效率高,且毒性小等特点,因此在生物应用方面具有非常好的发展前景。掺稀土纳米材料在生物中应用的前提是具有良好的水溶性且表面含有可以与核酸、氨基酸等生物分子偶联的合适的官能团,因此研究人员采用对掺稀土纳米粒子进行表面修饰来满足以上要求。但大多数修饰方法比较繁琐,所以本论文针对上述问题及目标开展了以下研究工作:(1)利用聚丙烯酸(PAA)作为修饰剂与配位剂,采用一锅水热法制备出了亲水性的PAA修饰的掺铕氟化镧(LaF3:Eu@PAA)纳米晶,所得产物的水分散液具有很好的稳定性,且量子效率高达66%;并采用MTT法对LaF3:Eu@PAA纳米晶的细胞毒性进行了评价,结果证明产物的对细胞几乎没有毒性。(2)采用PAA辅助的一锅水热法制备出了亲水性的PAA修饰的掺铕氟化钆(GdF3:Eu@PAA)纳米晶,所得产物的量子效率高达57%,同时Gd3+离子的具有顺磁性,本章为研究光磁双模式成像的水溶性纳米材料提供了基础。(3)利用PAA辅助的一锅水热法制备出了亲水性的、近红外成像材料PAA修饰的掺钕氟化镧(LaF3:Nd@PAA)纳米晶。将PAA修饰前后LaF3:Nd纳米晶形貌,水分散液稳定性及光学性能进行了对比,并对Nd3+离子掺杂浓度、反应温度和反应时间对产物水分散液性能的影响进行了研究。