上转换纳米材料具有无背景荧光的干扰、高信噪比和高的成像敏感度、光稳定性好、发射峰窄、巨大的反Stokes位移和组织穿透深等优点。因此,越来越多的科研工作者将目光投入到合成具有优异荧光性能的上转换纳米材料,并将其应用在生物标记物检测、mRNA检测、细菌成像、DNA检测、生物传感等领域。上转换纳米材料广泛应用于靶向治疗癌症,药物运输等方面。现有的上转换纳米材料在载药系统方面的应用存在以下几个方面的问题。一、载药率低,二、大部分需要引进介孔硅做载体,三、制备过程繁琐,四、生物相容性差,需要表面改性等。本论文针对以上问题,开展了以下工作:（1）构建了一种以中空介孔上转换材料Y₂O₃为主体的载药纳米微胶囊。在负载有抗癌药物的Y₂O₃微胶囊表面修饰对pH值敏感的ZnO量子点封堵药物。在肿瘤微酸性环境下,ZnO量子点溶解,定点释放抗肿瘤药物;开展了说制备的智能响应纳米微胶囊的生物毒性评估和细胞上转换荧光成像的研究;以小鼠为动物模型,开展了小动物体内的肿瘤药物治疗以及上转换荧光成像的研究,在经过为期14天的治疗之后,可以看到裸鼠模型身上的实体瘤的生长得到了有效的抑制。（2）在上面研究的基础上,通过制备能够进行复合能磁共振成像的Gd₂O₃,构建了一种双模式成像的肿瘤诊疗系统Gd-UCMPS@DOX-ZnO。所构建的诊疗系统,既能通过被动靶向到肿瘤部位,进行上转换荧光成像和磁共振成像,也能在肿瘤微酸性环境下定点释放药物从而达到诊疗一体。此智能响应纳米微胶囊成功地应用于结肠癌细胞成像、裸鼠活体成像。对照实验表明所构建的Gd-UCMPS@DOX-ZnO能有效的抑制裸鼠身上实体瘤的生长。（3）接着我们研究了纳米材料形状对荧光性能的影响,通过改变二氧化硅与上转换纳米材料的比例得到了尺寸均一、具有核壳结构的NaYF₄@SiO₂纳米棒、哑铃状NaYF₄@SiO₂及NaYF₄@SiO₂纳米线;研究了纳米材料形状与荧光性能的关系;利用其优异的上转换荧光效能,成功地将材料应用于指纹鉴定,在抗背景荧光干扰方面优于传统的荧光材料。