法国科学家Auzel于1966年提出上转换发光这一概念，即稀土元素掺杂的上转换材料在近红外激光（通常为980nm）激发的条件下发射出可见光或800nm近红外光的现象。自此之后，稀土上转换材料逐渐成为材料科学的研究热点之一，同时由于其不同于传统发光材料的独特性质和发光原理，如很高的化学稳定性、令人满意的光学稳定性、比较长的荧光寿命、良好的生物相容性，更为重要的是上转换材料在受到近红外光激发时，激发光和发射光对生物有机组织的穿透能力得到了明显的提升，生物组织的受损伤程度大大减轻，同时背景荧光被减弱到可以忽略的程度，进而使得上转换成像的灵敏度得到极大的提高，因此，近五年来上转换材料渐渐成为生物医学尤其是光学生物成像领域的研究热点。本论文介绍了一种合成上转换纳米粒子（UCNPs）的新方法——油酸离子液体两相法，并研究了反应过程中油酸、离子液体、醇对UCNPs形貌、粒径、水溶性的影响，详细探讨了合成的上转换纳米粒子的形貌特征、光学特性、化学特性以及生物相容性，随后创新性地在光学生物成像方面开展了大量的研究工作。主要研究内容包括:1.油酸离子液体两相法合成LaF₃: Yb, Er/Ho/Tm纳米粒子及后续功能化修饰。这一部分采用油酸离子液体两相法合成了油溶性和水溶性的LaF₃: Yb,Er/Ho/Tm纳米粒子，并探讨了油酸、离子液体、醇在该两相体系合成纳米粒子过程中所担当的角色以及所起的作用。随后用二氧化硅包覆等方法将合成的水溶性LaF₃: Yb, Tm纳米粒子进行功能化修饰并用紫外可见光谱、红外光谱、ζ-电位分析等手段进行表征。2.利用已经修饰完成的LaF₃: Yb, Tm纳米粒子（UCNPs@SiO₂-FA）成功地进行了细胞毒性实验、人胃癌MGC803细胞体外靶向成像、CT成像、淋巴结上转换荧光（UCL）和CT双模式成像以及体内胃癌靶向成像。这些基于LaF₃: Yb,Tm纳米粒子的人胃癌MGC803细胞靶向成像和CT成像在国际上为首次报道，其中，CT成像为最大的亮点，由于稀土上转换纳米粒子具有很强的X射线衰减系数，而LaF₃拥有在常见上转换基质中最高的稀土元素含量（La=70.9%），因此为其中最理想的CT成像造影剂。在成功进行体外体内CT成像后结合上转换荧光靶向成像，实现双模式成像，以期为目前生物成像技术提供一种新的思路。