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自从Alivisatos课题组首次报道了量子点的相关工作后,发光材料(纳米尺寸)在生物成像领域中的应用就逐步成为钻研热点[1]。新型生物荧光标记物稀土上转换材料(UCNPs,Upconversion Nanoparticles)拥有化学性质稳定、无光闪烁、毒性低等优势,且其采用的近红外激发光对生物组织无损伤,对荧光信号无背景等,这些使稀土上转换材料(UCNPs)在成像方面有着强大的实用潜力[2-5]。论文分为四个章节:第一章,稀土上转换纳米材料的简介。本章节概述了稀土上转换纳米材料的概念、性质、生物成像应用等。第二章,新型稀土上转换纳米材料的制备和表征。利用溶剂热法制备出表面修饰 PEG-400 的 K2Yb0.97Er0.03F5/Er3+、表面修饰有羧基的 NaYF4:Yb3+,Er3+和二氧化硅修饰的亲水性KF-LaF3三种亲水性材料。三种新型亲水性稀土纳米上转换材料具有分散度好,水溶性优越的特点,适用于成像技术。第三章,新型稀土上转换纳米材料在小鼠体内的可视化荧光成像。利用已制备的表面修饰PEG-400的K2Yb0.97Er0.03F5/Er3+和二氧化硅修饰的亲水性KF-LaF3两种亲水性材料应用在小鼠体内,展示了 UCNPs在小鼠体内不同部位中可视化荧光成像行为。掺杂一定摩尔浓度的Mn2+可以加强UCNPs的荧光在小鼠体内的成像穿透性。然后,利用UCNPs的亲水性和荧光特性注入鸡肉及小鼠的皮下组织,可以实现新型稀土上转换纳米材料在动物皮肤的异物探测。第四章,基于表面修饰PEG-400的K2Yb0.97Er0.03F5/Er3+在标记领域的应用。在980nm激发光的照射下,制备出的新型纳米材料K2Yb0.97Er0.03F5/Er3+拥有良好的荧光特性,其表面的羟基基团使其拥有较好的水溶性。我们利用这些特性开发了全新的“稀土隐形墨水”并将其制作成水笔,可以应用在情报档案、皮肤标记等领域中。为了改善这种皮肤标记颜料附着力差的缺点,本章阐述了一种以稀土亲水性荧光材料K2Yb0.97Er0.03F5为填料标记物、以聚乙烯醇(PVA)温敏性水凝胶作载体的包含亲水性稀土材料的温敏性PVA水凝胶标记膜的制作。还利用这种墨水可以溶于PVA胶水中的性质制作成稀土胶水笔,可以应用在药品防伪领域中。