稀土掺杂的纳米材料,因其拥有独特的光磁性能、制备容易、大小可控、表面易修饰和细胞毒性小等优点,可作为示踪材料并应用于生物检测、生物标记和生物成像中。对于生物成像,人们通过掺杂而使纳米粒子同时具有上转换发光功能和磁功能,并以此作为成像试剂用于荧光和磁共振双模式成像中。从而提高成像的灵敏度和分辨率,且对于疾病的诊断和治疗都具有重要的意义。基因治疗,是将目的基因运送至靶细胞而对免疫性疾病、遗传性疾病、恶性肿瘤等疾病进行治疗的一种方法,选择合适的基因载体是基因治疗的关键,稀土掺杂纳米粒子,可作为示踪材料而用于基因载体的研究。本论文通过掺杂制备NaYF4稀土纳米粒子并对其表面进行修饰,探究构建新型的基因载体和多模式成像造影剂,并用于基因治疗和生物成像中的可能性。首先,以稀土氯化物作为前驱体,用油酸和1-十八烯为溶剂,并通过溶剂热法制备了 NaYF4:20%Yb3+,2%Er3+上转换纳米材料。采用X-射线多晶衍射、透射电子显微镜、动态光散射、高分辨透射电子显微镜、荧光光谱等对所得纳米粒子的大小、形貌、结构和发光性质进行了表征。研究结果表明得到了大小均一、结晶度较高的六方β相NaYF4:Yb,Er纳米粒子,并用980 nm激发光激发可显示较好的发光光谱。接着,采用配体交换法和静电层层组装法在所得纳米粒子的表面进行多层羧基化和氨基化修饰,并对反应条件进行了优化,得到获得了表面带不同电荷的NaYF4:Yb,Er纳米粒子。其中最外层为聚乙烯亚胺(PEI)的纳米粒子具有一定的缓冲能力及于生理条件下稳定好之优点。之后,将多层修饰后的NaYF4:Yb,Er纳米粒子与DNA结合,构建成新型的非病毒基因载体,研究表明:该基因载体它在生理条件下,有较好的稳定性;在L02细胞中,毒性小。由此显示,有望用于基因治疗中。其次,在课题组制备的掺杂磁性元素Co2+的NaYF4:Yb3+,Tm3+,Co2+@OCC上转换纳米材料的基础上,进行了生物毒性和上转换光学/磁共振多模式成像研究。将纳米粒子与HepG-2细胞共育后显示,所制备的上转换纳米粒子在HepG-2细胞中也可进行活细胞上转换发光成像。之后,将纳米粒子注射到小鼠体内对其进行活体实验,并通过血清学、组织学等分析得出,纳米粒子在小鼠活体中的毒性小。接着,将注射纳米粒子后的小鼠,对其进行活体上转换发光成像和磁共振成像研究。结果表明,所得的纳米粒子可进行上转换发光成像和T2加权磁共振成像。由此显示,有望用于双模式生物成像中。