稀土掺杂的上转换纳米颗粒(UCNPs)是一类重要的发光材料,其激发光一般为980 nm的近红外光。近红外光能有效避免生物体自身荧光的干扰且具有更深的生物组织穿透性。近年来,UCNPs作为一种新型的纳米材料在生物传感与生物成像方面的应用备受关注。有机小分子荧光探针虽然可以实现多种物质的快速检测,但其激发波长较短,不能满足生物体深度成像的要求。因此,利用UCNPs和有机小分子构建近红外比率纳米探针的意义重大。本文中,我们利用Er3+、Tm3+掺杂的上转换纳米颗粒和两种半菁衍生物1、2之间的发光共振能量转移(LRET)成功地构建了精氨酸/肼、pH的近红外比率发光纳米探针,主要研究内容如下:一,水热法合成了 Er3+掺杂的上转换纳米颗粒NaYF4:Yb,Er。利用静电吸附法将表面改性的纳米颗粒和精氨酸/胼敏感的半菁衍生物1组装获得纳米探针1-PAA-UCNPs(Er)。我们研究了 1-PAA-UCNPs(Er)的响应机理,并以 660 nm、525 nm处的上转换发光的比值(UCL660/UCL525)为比率检测信号分别实现了520-1235 μM、122-610 μM范围内精氨酸和肼的定量检测,检测限分别为15.6μM和12.4 μM。该纳米探针具有较好的抗干扰性、光热稳定性,并成功地用于HeLa细胞中精氨酸/肼的上转换发光成像和溶酶体定位。我们首次利用上转换纳米颗粒构建了精氨酸/肼的近红外比率发光纳米探针。二,热裂解法合成了 Tm3+掺杂的β-NaGdF4@NaGdF4:Yb,Tm@NaYF4上转换纳米颗粒。利用静电吸附法将pH敏感的半菁衍生物2组装到PAA修饰的水溶性纳米颗粒上,得到了纳米探针2-PAA-UCNPs(Tm)。该纳米探针具有较好的抗干扰性,能够可逆检测pH,并从其上转换发光光谱得到了 pH的线性响应范围,为6.6-9.0。该纳米探针已经成功地通过比率上转换发光成像实现了细胞中pHi波动的监测。