活体成像是在细胞和分子水平上应用影像学的方法对生物过程进行空间和时间上的定性定量分析研究的一门学科。因为方法直接、形象直观、无损伤，活体成像被广泛的应用在生命科学和医学领域。荧光染料是第一代的荧光探针，由于其高量子产率，曾一度被广泛的应用。但是因为有机染料在稳定性和安全性方面存在的严重问题，随着纳米技术和纳米荧光探针的迅速发展，有机荧光染料在生物医学领域的应用已经逐步被新型的纳米探针取代，例如量子点、碳点、纳米材料包裹有机染料和无机荧光探针等等。另外相对于传统有机荧光染料，纳米荧光探针不仅具有荧光性质还能对其修饰功能基团，实现显像，载药，靶向等多功能并能进行特异性诊断与治疗。纳米荧光探针在未来的特异性诊断与治疗中将会起着越来越重要的作用。但是很多荧光探针存在着生物安全性的问题。例如：量子点材料（如CdSe等）含有重金属元素，它的重金属的毒性是一个潜在安全隐患，使其应用受到局限；虽然由无机纳米材料或高分子封装可减少重金属离子释放的风险，但是在长期的动物活体内的应用，仍然存在着严重的安全隐患。因此制约了其在长期的活体显像中的应用，那么我们就需要去寻找一种更为安全的荧光探针材料。荧光蛋白是为一系列发射不同波长并具有优异荧光性能的特殊的蛋白质。其最早是从水母中提取的一种绿色荧光蛋白质。由于其本质是蛋白质，所以其具有优异的生物相容性；并且其具有高的量子产率常常应用于细胞及其活体水平的显像。但是因为纯化的蛋白质由于蛋白质自身的不稳定性，所以目前荧光蛋白的应用局限在基因水平。我们实验室曾利用纳米二氧化硅包裹绿色荧光蛋白来提高蛋白的稳定性；但是由于绿色荧光蛋白波长过短，制备的纳米颗粒在血液中分散性不好，无法将其真正应用在动物活体成像。本论文主要围绕制备一种新的生物安全性好、荧光性能优异的包裹单分子的近红外荧光蛋白的荧光探针应用于活体成像展开研究工作。主要的研究思路是利用纳米二氧化硅包裹红外荧光蛋白来提高蛋白的稳定性和生物安全性，并且将其成功应用于动物活体成像中。本论文采用了一种新颖的利用赖氨酸作为催化剂采取共价连接、用纳米二氧化硅包裹单分子的红外荧光蛋白的方法。eqFP650是发射波长大于650nm中量子产率最高的近红外荧光蛋白。首先将eqFP650上的羧基与APTS一端的氨基进行共价连接，然后APTS与eqFP650共价连接的产物在赖氨酸为催化剂体系中水解将NIRFP以共价连接的方式单个的包裹在纳米二氧化硅内。该制备方法简单易行，所制得的纳米颗粒具有极好稳定性、分散性和生物安全性，且具有不易被酶解的优良性能。通过细胞和动物的活体成像实验显示，所制备的核壳型荧光纳米探针具有优异的荧光性能和生物安全性以及表面易修饰的特点。动物实验显示了整体明亮的荧光，没有在任何脏器有过多的聚集，荧光探针能够运输到全身的各个脏器，并在24小时内通过尿液几乎能完全排泄出体外。这预示纳米二氧化硅包裹近红外荧光蛋白探针能够作为生物显像、诊断、肿瘤靶向运输以及治疗的多功能探针应用于临床实验中。