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近几年，稀土离子因具备丰富的能级、稳定的化学性能、优异的光化学稳定性、窄带发射、长的荧光寿命而被广泛用于制备荧光材料。一些本身具有磁性的稀土氧化物与稀土硫酸盐由于具有相似的结构，使得稀土离子可以实现较高程度的掺杂而成为良好的基体。同时稀土氧化物和稀土硫酸盐在生物成像应用中具有一些独特性质，包括:在体内或体外均具有良好的化学稳定性和光稳定性;较低的毒性以及在生物环境条件下具有优异的分散性等。尤其是优异的生物相容性和磁光性能使得它们在生物分析和生物医药中得到了广泛应用。之前的研究已经证实，采用稀土离子对稀土氧化物/稀土硫酸盐进行掺杂可以改善荧光性能，在合适的掺杂离子种类和适当的掺杂比例下，可以获得具有磁光双功能的纳米粒子，这种双功能的生物材料可以在较大程度上改善材料荧光成像及核磁共振成像性能，而成为新一代的生物成像剂。 光动力疗法(photo dynamic therapy，PDT)是一种非侵入式的癌症治疗方法，在特定波长光照射下，光敏剂(photosensitizers，PS)可以与周围环境氧发生光化学反应产生氧自由基从而杀死癌细胞。由于生物组织对于近红外光(near-infrared，NIR)几乎没有吸收，因此与传统的可见光激发PDT技术相比较，近红外激发的组织具有更大穿透深度。然而，光动力治疗目前大多数采用的都是可见光激发光敏剂，因此，上转换纳米粒子成为了PDT研究的热点，它们可以将近红外光转换为可见光，进而激活光敏剂并杀死癌细胞，从而解决传统PDT所面临的问题。 本文以Gd2O3和NaGd(SO4)2为基础，利用稀土离子对其进行了掺杂，分别得到了不同的磁光双功能纳米粒子，并分别对其荧光性能和磁性能作了研究。此外还利用人宫颈癌细胞（HeLa细胞）研究了不同材料的细胞毒性以及在光动力学疗法中的应用。主要的研究可分为以下两个体系: Ⅰ、Yb、Er离子共掺杂Gd2O3纳米粒子的制备及表征 通过简易的均匀沉淀法在高温煅烧后制备Yb3+、Er3+共掺杂Gd2O3纳米粒子(Gd2O3∶Yb，Er)，通过对产物的形貌表征可知，所制备的粒子均为粒径200-400 nm的球形颗粒。随后用聚乙二醇对其进行表面修饰，以提高其在水中的分散性和稳定性。煅烧温度对材料的荧光性能影响很大，经过700-1200℃的煅烧后，所制备的纳米粒子可以在980 nm近红外光的激发下产生上转换荧光。通过对其上转换机理进行研究发现，区别于其它Yb3+，Er3+共掺杂的纳米材料，本研究所制备的Gd2O3∶Yb，Er纳米粒子，其绿色和红色荧光均为三光子吸收过程，并且红光强度超过绿光，这主要是由于纳米粒子表面残留了部分PEG修饰的羟基引起的。细胞毒性和细胞吞噬研究表明，所制备的Gd2O3∶Yb，Er纳米粒子能够被HeLa细胞吞噬并对细胞呈现出较低的毒性。选择特征吸收峰与Gd2O3∶Yb，Er纳米粒子上转换红色荧光发射峰位相近的亚甲基蓝(methylene blue，MB)和卟啉盐(phrotoporphyrinⅨ，PpⅨ)的前躯体5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid，5ALA)作为光敏剂，并且分别将MB和5ALA负载到Gd2O3∶Yb，Er纳米粒子，利用HeLa细胞研究了Gd2O3∶Yb，Er纳米粒子在光动力学中的应用，结果表明在980 nm红外光激发下，Gd2O3∶Yb，Er纳米粒子产生的上转换红色荧光能够被光敏剂MB和PpⅨ吸收，并与环境氧之间发生光化学反应，通过光动力疗法机理杀死癌细胞。核磁共振性能研究表明，Gd2O3∶Yb，Er纳米粒子的纵向弛豫率(r1)为2.0475 mM-1s-1，且r2/r1的比值接近于1，说明所制备的产物可以用做核磁共振中的正成像造影剂，在磁光成像和近红外光激发的光疗中具有潜在应用。 Ⅱ、Tb离子掺杂NaGd(SO4)2纳米棒的制备及表征 采用溶剂热法制备NaGd(SO4)2∶Tb纳米棒。对其形貌进行表征得到纳米棒的长约8-12μm，所制备的NaGd(SO4)2∶Tb纳米棒能够在波长为311 nm的紫外光的激发下发出较为明亮的蓝色荧光。同时NaGd(SO4)2∶Tb纳米棒可以增强水中质子的弛豫率，表明在核磁共振成像中可以用作T1成像造影剂。此外，所制备的纳米粒子具有过氧化物模拟酶的性质，能在H2O2存在的条件下催化过氧化物酶底物TMB的分解。NaGd(SO4)2∶Tb纳米棒具有较低的毒性，当其浓度高达1.25 mg/mL时其细胞相对增殖率依然可以达到80％。另外，NaGd(SO4)2∶Tb纳米棒能够催化H2O2产生自由基OH·，进而杀死HeLa细胞，实验结果表明，NaGd(SO4)2∶Tb纳米棒与H2O2共培养条件下，当NaGd(SO4)2浓度为312.5μg/mL时，HeLa细胞的相对增殖率仅为65％，而在等量NaGd(SO4)2∶Tb纳米棒或H2O2单独存在的条件下，HeLa细胞的相对增殖率分别为98％和92％，为癌症的治疗提供了新的方式和思路。所制备的NaGd(SO4)2∶Tb具有较好的荧光性能，同时可以用作模拟酶以及磁光双功能成像造影剂，在生物催化、生物成像和癌症治疗中具有潜在应用。