生物成像技术是一种非常重要的疾病诊断与治疗手段,与人类的健康密切相关,因此成为了当今最为热门的研究课题。生物成像技术的发展也带动了相关成像探针的发展,构建高性能的成像探针不仅能为生物成像研究提供物质基础,促进生物与医学的发展进步,也能促进化学、材料科学等学科的发展,具有重大的研究价值和现实意义。量子点(quantum dots, QDs)是一种三维尺寸均在纳米级的半导体纳米晶。作为新兴的纳米荧光探针,量子点具有激发光谱宽、发射光谱窄、荧光量子产率高、化学稳定性与光稳定性高、水溶性与生物相容性好等优点,是一种非常理想的生物成像探针。本论文围绕制备水溶性高性能量子点生物成像探针这一主题,基于量子点制备了若干新型近红外荧光成像探针及荧光／磁共振双模态生物成像探针,并在活细胞及动物活体中开展了相关生物成像研究。本论文的内容包括六个部分：1.综述了生物成像技术的发展,纳米生物成像探针的发展及应用,量子点的基本知识,磁性量子点的发展概况,基于磁性量子点的多模态生物成像探针的发展与应用等背景知识；此外,还简要介绍了本论文的立题思想及创新点。2.在第二章中,直接在水溶液中制备出具有近红外发射的Cu2+离子掺杂CdS量子点,并将其成功地应用于活细胞生物成像研究中。通过控制Cu2+离子的掺入量、反应温度、稳定剂的用量以及反应体系pH值等反应条件,可以得到从蓝绿光到近红外光发射的一系列量子点荧光探针。该制备方法简单、快速,所得到的近红外发射量子点荧光产率高、水溶性与生物相容性好。3.在第三章中,在室温条件下,直接于水溶液中将Mn2+离子掺入窄带隙的Ag2S量子点中,得到近红外发射的水溶性Mn2+掺杂Ag2S量子点(Mn:Ag2S QDs),并将其成功地应用于动物活体荧光成像研究。本工作的特色之处在于：(1)Mn2+离子的掺入增强了Ag2S量子点的荧光强度；(2)控制好Mn2+离子的掺入量可以使掺杂后量子点依然保持Ag2S量子点的近红外发射特性；(3)为Mn2+离子掺入窄带隙量子点积累了经验。4.在第四章中,采用简单的水热合成方法通过阳离子交换作用将Mn2+离子掺杂在CdTe量子点表面,从而得到兼具荧光性质与磁性质的高量子产率Mn2+离子表面掺杂的CdTe量子点。对其反应条件的选择做了深入的研究,并对其荧光性质和磁性质进行了表征,随后将制得的掺杂量子点转入MCF-7细胞中进行了细胞荧光成像研究,证明其适合作为荧光成像探针进行应用,同时对其作为磁共振成像探针的可能性进行了探讨。5.在第五章中,通过一种简单的室温合成方法制备了另外一种顺磁性离子Gd3+掺杂的CdTe量子点。该制备方法无需加热,操作简单,产物荧光性质只与各反应物的比例有关,反应条件易于控制,所得到的掺杂量子点荧光量子产率高,水溶性与生物相容性好,具有较小的粒子尺寸,利于转入生物体内。该掺杂量子点还具有很强的顺磁性和T1加权磁共振成像信号响应,利用该量子点连接叶酸后具有的肿瘤靶向成像能力,成功地进行了体外活细胞与动物活体内的肿瘤靶向荧光/磁共振双模态生物成像研究。6.在第六章中,沿用了上一个工作中量子点的制备方法,以该方法制备的CdTe QDs作为本工作中制备核-壳结构纳米双模成像探针的前驱体,并利用相同的室温水相合成方法在其表面包覆一层单硫化钆(GdS)壳层,简便地制得了CdTe@GdS纳米粒子。相对于少量Gd3+离子掺杂的CdTe QDs,由于GdS壳层中Gd3+离子的含量猛增,使得CdTe@GdS纳米粒子不仅继承了CdTe QDs良好的荧光性质,而且具有比Gd:CdTe QDs更为优异的顺磁性质,从而使探针的成像能力大大提高。