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近些年,光学成像模式由于其具有非侵入,高的时间空间分辨率和高灵敏度成像优势,备受研究者的青睐。在过去的几十年中,近红外（NIR）窗口荧光成像主要集中在近红外一区成像窗口（NIR-Ⅰ,650-900 nm）。最近的研究表明近红外二区成像窗口（NIR-Ⅱ 1000-1700 nm）成像是一种可以替代NIR-Ⅰ成像的成像技术,由于它超深的检测深度,超高的时间和空间分辨率以及超低的光子散射。目前常见的NIR-Ⅱ光学纳米探针主要包含有机小分子染料,大部分半导体量子点和大尺寸碳纳米管。但是,有机荧光小分子在激发光源长时间照射下,容易光漂白,大多数量子点生物毒性高,碳纳米管宽带发射,量子效率低。与上述探针相比,镧系掺杂稀土基下转换纳米晶具有尺寸可控、量子效率高、生物相容性好等优点,所以,镧系掺杂稀土基纳米材料作为一种最理想的优异光学探针广泛应用于近红外二区体外/体内荧光成像。此外,相比于可见光区域,近红外波段作为激发光源所具有优势主要包括:灵敏性高、组织穿透深度深、成像灵敏度高。所以,我们构建一种高性能的NIR-Ⅱ发射的稀土下转换纳米探针是非常有意义的。基于此,本课题首先选取了钪掺杂镧系稀土氟化物纳米晶,对该探针在NIR-Ⅰ和NIR-Ⅱ的光学性质进行了系统的研究,之后将其应用于生物头部血管成像。同时,我们合成了传统的镧系掺杂NaYF4纳米晶,通过简单喂食,初步构建了稀土蚕丝复合结构,并且进一步应用于生物体内深组织实时监测。本论文主要从以下三部分展开:（1）通过热分解法,在氩气保护下,用油酸和十八烯作为热溶剂,成功制备了Yb/Er共掺的正交相KSc2F7纳米晶,系统的对纳米晶进行了形貌和晶相的表征,光学性能的测试,结果表明KSc2F7:Yb,Er纳米探针呈现出较强的650 nm红光和1525 nm近红外二区发射。我们所合成的具有优异光学性能的纳米晶为实现了非侵入的,高分辨率的实时血管光学成像奠定了基础。（2）通过PAA改性的方法,将我们制备的油溶性的稀土纳米晶转换为水溶性良好的纳米探针,并将其成功应用于非侵入高分辨率血管荧光成像。实验结果表明,纳米探针在生物体的排泄途径主要是肝胆清除。此外,我们利用钪基纳米探针实现了非侵入的、高时间、高空间分辨率的血管荧光成像,我们合成的纳米探针对血脑疾病的早期诊断具有很重要的意义。（3）通过热分解法合成了Yb/Er离子掺杂的NaYF4基质的纳米探针,为了进一步的应用,我们对其进行SiO2包覆,同时也系统的对其晶相,光学性能进行了系统的表征,结果表明NaYF4:Yb,Er@SiO2纳米探针呈现出较强的525 nm绿光和1525 nm近红外二区发射。最终将水溶性的纳米晶喂食家蚕,最后将构建的镧系掺杂蚕丝复合结构初步实现了生物体内深组织的实时监测。