以手术为主,放化疗为辅的传统癌症治疗方法,由于副作用大、易产生耐药性以及治疗周期长等缺点,且不能保证肿瘤治疗效果,并且严重影响患者术后健康的恢复。所以,亟需更加安全高效,并且精准可控的癌症治疗方法。镧系掺杂纳米粒子（LnNPs）可以被近红外光激发具有组织穿透深度深,激发生物自荧光弱,可上转换发射能量更高的可见光或紫外光以及下转移发射更长波长的荧光,且发光具有较大的（反）Stokes位移等优异特点。此外,由于稀土离子具有丰富的能级结构,可以多谱带发射,具有灵活可调谐的发射荧光和寿命,在生物成像,检测和治疗应用等方面受到了广泛关注。高的能量传递效率是LnNPs作为能量供体进行基于FRET实现高效生物检测和肿瘤治疗的基础,然而LnNPs的应用发展也受到了其较低的荧光量子产率、能量传递距离大等因素,导致能量传递效率的影响。因此,提高LnNPs的能量传递效率对其在生物医学中的应用具有重要意义和研究价值。此外,基于可见光和近红外一区的荧光生物成像和肿瘤治疗也受到生物组织散射与生物自荧光的影响,使成像分辨率和治疗效率降低,发展组织穿透更深,成像分辨率更好的近红外二区具有重要的意义。另外,通过纳米工程化修饰手段对LnNPs进行巧妙的修饰,来赋予单一纳米粒子更多的功能,实现理想的肿瘤治疗效果,在纳米医学领域具有很大的研究价值。综上,为了实现LnNPs在生物医学领域的应用,本工作进行了镧系掺杂纳米粒子的能量传递与能量迁移机制进行研究,并探索了基于LnNPs的多功能复合纳米粒子在肿瘤治疗领域的诊疗应用。本文主要工作如下:1、通过纳米结构设计制备系列的单Er3+纳米供体材料,结合Ce6受体分子研究二者能量传递效率和能量迁移的关系。通过稳态光谱及寿命分析方法确定LnNPs作为能量供体的能量传递效率,发现能量传递效率与Er3+的掺杂浓度是正相关关系。证明了提高Er3+的浓度,可以有效的提高LnNPs的能量传递效率。本项研究提出了一种增强上转换纳米粒子能量传递效率的方法,为促进基于LnNPs的能量传递体系的应用奠定了理论基础。2、为了实现更加安全和高效的多功能肿瘤治疗平台,本章工作将光学成像和PDT治疗功能分割开,通过激发光精准调制纳米平台的功能,发展了安全高效的肿瘤治疗策略。利用光开关型LnNPs与光敏剂共价偶联构建800/980 nm激发光切换调控成像/光动力治疗的新型纳米光敏剂。同时,在外层包覆肿瘤微环境敏感的磷酸钙外壳,并装载化疗药阿霉素与MRI造影剂Mn2+离子,实现肿瘤微酸环境触发的药物和Mn2+离子释放。同时,阿霉素与光动力治疗均可引起免疫原性细胞死亡,起到了抑制肿瘤细胞的远端转移的作用。更重要的是,除了LnNPs在800 nm激发下的NIR-Ⅱ荧光成像外,纳米平台中的Mn2+与Gd3+具有顺磁性,还可以进行MRI-T1成像,用于提供肿瘤组织互补信息,实现了NIR-Ⅱ荧光/MRI成像引导的肿瘤微环境触发化疗/光动力治疗的智能“光开关”型纳米平台。这种成像与治疗分离的治疗方法为实现精准安全的肿瘤治疗提供了新思路。3、肿瘤微环境的复杂性、异质性使多种治疗方式效果大大减弱,为了改善治疗效果,利用升高一定温度可促进化学反应（Fenton反应）速率的特点,发展铁死亡治疗与光热治疗协同作用,实现了高效的肿瘤治疗效果。以LnNPs为载体,合成多孔结构的Bi2Te3纳米壳层,并负载了铁死亡诱导剂（Fe3O4）,构建具有高效近红外二区光热转换效率的多功能纳米平台。此外,肿瘤细胞消融和铁死亡过程还会激活免疫应答,大大降低了治疗结束后肿瘤复发和转移的风险,增强了抗肿瘤效果。同时,利用LnNPs@Bi2Te3-Fe3O4光电磁特性实现了荧光/X射线/光声成像引导的肿瘤治疗过程,为肿瘤的精准诊疗奠定基础。