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随着多模式生物成像技术在生物医学领域的发展与应用,新型多功能纳米成像试剂的研究引起了广泛关注。目前,多功,能纳米成像试剂主要有稀土上转换发光纳米晶、碳量子点和石墨烯等。其中,稀土上转换发光纳米晶具有反斯托克斯发光光学特性,可以在近红外激光照射下发射短波长的可见光,较传统的下转换发光材料,如有机荧光染料、荧光蛋白和量子点等,具有单色性好、发光强度高而稳定(无闪烁)、荧光寿命长、化学稳定性高和低生物背景荧光干扰等优点。本论文首先通过溶剂热法制备了一系列不同Yb3+掺杂浓度的单分散的13 nm-38nm的NaYF4:Yb3+/Er3+纳米晶。通过透射电子显微镜、X射线多晶粉末衍射和荧光发射光谱等对NaYF4:Yb3+/Er3+纳米晶的性质进行表征。考察了NaYF4:Yb3+/Er3+纳米晶中Yb3+的掺杂浓度对纳米晶的形貌、结构和发光性能的影响。通过调节NaYF4:Yb3+/Er3+纳米晶的Yb3+掺杂浓度,实现了多色发光,研究了 980 nm和915nm近红外光激发下纳米晶的发光性能变化。相比于980 nm波长的激发光,使用915nm波长的激发光,NaYF4:Yb3+/Er3+纳米晶不仅发光多色可调,且可获得较高纯度的红色发光。其次,使用表面配体交换法对NaYF4:Yb3+/Er3+纳米晶进行表面改性,得到带不同电荷的巯基乙酸、二硫化物和聚乙烯亚胺表面修饰的三种纳米晶。通过ZETA电位仪、透射电子显微镜、热失重分析仪、红外光谱、拉曼光谱和荧光发射光谱等对表面修饰前后的NaYF4:Yb3+/Er3+纳米晶进行表征。NaYF4:Yb3+/Er3+@TGA、NaYF4:Yb3+/Er3+@S-S 和 NaYF4:Yb3+/Er3+@PEI 在 pH 为中性时的ZETA电位分别是0.149 mV、-28.5 mV和40 mV。并以NaYF4:Yb3+/Er3+@PEI 纳米晶的细胞毒性为参照,对 NaYF4:Yb3+/Er3+@TGA 纳米晶和NaYF4:Yb3+/Er3+@S-S纳米晶的细胞毒性进行了评估和比较。最后,分别使用氯化钻、油酸钴和乙酸钴三种不同钴前驱体,采用溶剂热法制备了钴掺杂的NaYF4:Yb3+/Er3+纳米晶。通过透射电子显微镜、X射线多晶粉末衍射和荧光发射光谱等对钴掺杂的NaYF4:Yb3+/Er3+纳米晶进行了表征。考察了不同Co2+掺杂浓度对NaYF4:Yb3+/Er3+纳米晶的形貌、结构和上转换发光影响。对Co2+掺杂的NaYF4:Yb3+/Er3+纳米晶的表面进行O-羧甲基壳聚糖修饰,制备了具有磁性和上转换发光性质的纳米成像探针,研究其在上转换发光成像(UCL)和磁共振成像(MRI)方面的应用。