有机荧光分子是目前较常用的生物分子荧光标记探针，它们在紫外或可见光的照射下，能够发出荧光。由于所标记的生物分子本身在紫外和可见光的照射下也能产生荧光，因此测定时会产生较大的背景，限制了灵敏度的进一步提高。 上述有机荧光分子属于下转换荧光材料，它们在短波长光的激发下，发出长波长的光。自然界中大多数荧光材料属于此类。与此相反，还有一类荧光材料，在长波长光的激发下，发出短波长的光，它们大多属于稀土掺杂的无机材料，如镱铒共掺杂的氟化钇、氟化钇钠、氧化镧、钼酸镧等。它们在980nm红外光激发下，能发出不同颜色的可见光。 若将上转换荧光材料用作生物分子的标记探针，由于在红外光照射下，只有上转换荧光材料发光，而与之相连的生物分子因为不具备上转换性质而不发光，检测背景将大辐度降低。而且可采用廉价高效的980nm红外激光器作激发光源，由于激发光的增强，又可提高荧光信号。因此该标记方法可集提高信号强度和降低背景干扰于一身，有利于生物分子检测水平的提高。 由于许多生物分子大小在纳米级，因此所用的标记材料也应具有较小的尺寸。目前尚未查阅到有关纳米上转换荧光材料合成的报道。本论文采用不同的方法如燃烧法、溶胶—凝胶法、水热法、络合共沉淀法等合成了几种不同类型的纳米上转换荧光材料，分别研究了它们的性质，并发现了一些与纳米尺寸相关的荧光现象。尤其在合成NaYF4：Yb,Er、NaYF4：Yb,Ho、NaYF4：Yb,Tm纳米粒子时，提出了以EDTA等氨羧类络合剂作为粒径调控手段的络合共沉淀法。该制备方法简单、重现性好、粒径可控。所合成的材料粒径均一，稳定性好，发光强度大，是一种很有前途的生物分子标记材料。 由于纳米材料表面缺乏能与生物分子相连的功能化基团，对所合成的纳米材料进行了表面二氧化硅包覆，然后采用带不同宫能团的硅烷化试剂进行处理，使其表面带上特定的基团。最后与不同类型的生物分子连接，得到了连接有生物分子的上转换荧光纳米小球。采用蛋白质芯片为反应平台，以上转换荧光纳米粒子为标记物，用激光CCD扫描仪作为检测手段，对最终的结果进行测定并与有机荧光分子Cy3标记物进行了比较，得到了满意的结果。对纳米粒子标记过程中面临的问题如非特异性吸附等进行了研究并提出了有效的解决方案。