本论文以稀土掺杂上转换发光纳米晶和尖晶石型铁氧体磁性纳米粒子这两类纳米材料为研究主体，力图从制备方法、结构与性能关系及其在生物医学检测等几方面都有所创新性的研究。主要内容概括如下:　　第一章，综述了微波加热的原理及其在无机纳米材料可控合成中的优势与应用，上转换发光的基本原理、磁性纳米材料的磁学特性以及这两类材料在生物医学中的应用研究进展。　　第二章，结合微波加热与“乙醇/水”溶剂体系，发展了一种快速、便捷的NaGdF4∶Yb，Er/Tm/Ho上转换发光/顺磁性纳米晶制备方法。通过对照实验，证实微波加热不仅非常显著地把传统热传导加热条件下所需的数小时保持时间缩短到5min以内，而且产物的形貌和尺寸均一性也得到了明显的提高。在实验的基础上，提出一种微波增强晶体均相成核与快速生长机理来进行解释。　　第三章，发展了一种微波合成法来制备MFe2O4(M=Fe，Mn, Co，Ni)铁氧体磁性纳米材料。整个制备过程仅需要5min以下即可完成，该反应过程中不需要调节反应体系pH值、不需要惰性气体保护等特殊措施。所得到的产物直径在6nm左右，表现出非常好的尺寸和形貌均一性，并表现出超顺磁性和具有比已报道的类似尺寸MFe2O4更高的饱和磁化强度。对所得到的MnFe2O4、Fe3O4、CoFe2O4、NiFe2O4作为MRIT2造影剂的造影性能进行研究，其中MnFe2O4、CoFe2O4表现出比相同尺寸的Fe3O4明显更高的弛豫率，具有良好的MRI造影应用潜力。　　第四章，借助于近红外光激发下上转换发光过程在生物样品中的无背景干扰特性，以及生物巯基化合物显著的还原性和其对多巴胺自聚合生成类黑色素这一自氧化过程的异常灵敏性抑制作用，发展了一种近红外光激发下的“上转换发光纳米晶@多巴胺-黑色素”杂化系统用于生物巯基检测方法。该方法表现出良好的选择性和灵敏性。该工作丰富了生物巯基的抗氧化性质及多巴胺氧化自聚合过程的研究，这一生物巯基检测方法还有望应用于真实生物样品中还原性生物巯基化合物含量的测定。　　第五章，分别使用表面负电性的和正电性的纳米磁珠，针对癌细胞表面电荷性质进行研究。通过实验，提出了一种针对细胞表面电荷研究及细胞筛选应用的新方法一电荷介导的磁性分离法“Charge-induced magnetic separation(CiMS)”;通过选取Hela细胞及S180细胞株与正电及负电荧光纳米磁珠共孵育并进行静电吸附介导的磁分离以及荧光显微观察，证实表面增强的负电荷性质是癌细胞一个重要特性;使用唾液酸苷酶和糖酵解抑制剂3-溴丙酮酸预处理癌细胞，然后再进行磁分离实验，结果初步证实癌细胞变异的糖酵解能量代谢对其表面电荷有显著的影响。在实验基础上，我们试图从癌细胞变异的糖酵解能量代谢途径来思考并解释癌细胞表面强负电荷性质的原因。虽然该研究还有待更深入和细致地从多方面考查证实，我们提出:癌细胞广谱性的葡萄糖高摄取、乳酸高产出与其表面显著增强的负电荷之间有着直接的关系，糖酵解能量代谢的抑制可以显著地减弱癌细胞表面负电荷强度。该观点为癌细胞的代谢与其表面电荷性质的关系研究以及癌症诊断治疗的攻克提供了一个新思路。