随着中国经济的发展和城市化进程的加快，环境污染问题日趋严重，由环境污染引起的疾病逐渐增多。目前，公共健康领域面临的一个主要问题是如何有效地监测由环境污染引起的疾病。光学成像技术是疾病检测的有效手段，性能优异的光学成像探针能够为疾病监测提供更高的灵敏度，这对于研究环境污染引起的疾病具有重要意义。近年来，近红外长余辉发光材料在生物成像领域得到了广泛的关注。近红外长余辉发光材料经激发光激发后，能够持续数小时发射近红外光。在成像检测前，先对材料进行激发，随后利用其自身产生的近红外长余辉发光进行生物成像检测，可以完全避免了激发光引起的自发荧光，大大提高成像的信噪比。然而目前近红外长余辉发光材料煅烧温度高，造成材料的粒径较大，形貌不规则，且表面惰性，难以修饰;此外，材料的激发波长短，难以原位激发，这些严重影响了其生物成像的进一步应用。因此，合成粒径小，发光性能好，且表面易于修饰的近红外长余辉发光材料具有重要的意义。　　本论文中，我们从粒径、表面性质和发光性能等方面对近红外长余辉发光材料进行改进，合成了一系列性能优异的近红外长余辉发光纳米颗粒，随后，将其应用于细胞或者活体动物成像中，具体的研究结果如下:　　(1)利用溶胶凝胶法合成了粒径较小的近红外长余辉发光纳米颗粒Zn1.1Ga1.8Ge0.1O4∶Cr(ZGG)，在其表面进行不同的修饰后，该纳米颗粒表现出不同的蛋白吸附行为和巨噬细胞吞噬行为。体外实验表明，巨噬细胞对氨基修饰的纳米颗粒具有很好的吞噬效果。然而，体内炎症成像结果表明，聚乙二醇(PEG)修饰的纳米颗粒显示出低的RES捕获率，在血液中具有更高的浓度和更长的循环时间，因此，炎症部位表现出更强的余辉发光信号。尽管其他两种纳米颗粒炎症成像的效果不如PEG修饰的明显，但是依然能够满足长时间、高灵敏度的炎症成像要求。　　(2)以介孔二氧化硅作为模板，合成了近红外长余辉发光纳米颗粒ZGG@SiO2，所合成的纳米颗粒具有规则的球形形貌，粒径50nm左右。多孔结构和大的比表面积使其具有很好的药物缓释效果，其药物缓释时间超过50小时。此外，ZGG@SiO2具有优秀的近红外发光性质，其近红外长余辉发光时间可达15天以上。经过肿瘤靶向分子叶酸修饰后，ZGG@SiO2在体外能够很好的识别肿瘤细胞。装载抗肿瘤药物盐酸阿霉素后，将其注射到小鼠体内，ZGG@SiO2能够在肿瘤部位富集，实现20分钟以上的肿瘤成像和药物载体示踪。值得注意的是，在余辉信号衰减后，我们能够利用红光LED对其进行原位激发，重新获得肿瘤部位的近红外余辉发光，可以实现更长时间的肿瘤成像和药物载体示踪。　　(3)利用改进的热溶剂法，一步合成了具有超小尺寸的近红外长余辉发光纳米颗粒ZnGa2O4∶Cr, Eu(ZGO)。所合成的ZGO表面具有大量氨基，通过简单的表面TAT肽修饰后，超小尺寸的ZGO在体外细胞成像中展现出巨大的优势。进一步修饰叶酸后，ZGO在小鼠体内具有低的肝脏吸收率和很好的肿瘤靶向效果，可以实现活体小鼠肿瘤长时间高灵敏度成像。在肿瘤部位余辉信号衰减之后，我们利用650nm的近红外光对肿瘤部位进行原位照射，可以再次激发肿瘤部位ZGO的余辉发光。此外，我们也可以利用808nm的近红外光对肿瘤部位的ZGO进行照射，使其产生光激励余辉发光，重新增强肿瘤部位的余辉发光信号。　　(4)合成了一种新型的多模式成像近红外长余辉发光纳米颗粒Gd3Ga5O12∶Cr, Nd(GGO)，该纳米颗粒在725nm处具有很强的近红外长余辉发光，其近红外发光持续时间超过2小时，将其应用到活体近红外余辉成像中，其成像检测时间超过1小时。此外，GGO能够被第一近红外窗口的光激发，在第二近红外窗口发光，利用808nm的近红外光激发，可以在1062nm处产生很强的荧光发光，利用这一性质可以很好的实现活体深层组织的原位荧光成像。值得注意的是，由于大量的Gd存在，GGO是一个潜在的核磁成像造影剂。