放射性核素与纳米颗粒相结合已经被广泛用于包括疾病诊断和治疗等在内的各类生物医学研究。这种结合不但可以直接进行传统的PET、SPECT、CL显像,而且还能实现体内深部组织可激活光学成像和治疗。这些新型的显像和治疗都是源于核素与纳米材料的相互作用产生的特征X射线。因此,本论文旨在围绕核素辐射与纳米颗粒的相互作用的固有和新生特性,开展核素辐射激发核壳结构稀土氟化物纳米晶体的增强发光成像研究。本论文的研究将为核素标记稀土纳米晶体在生物医学领域的新型应用提供一定的实验基础,在肿瘤和淋巴结显像及其指导的精准手术导航方面具有良好的应用前景。本文设计和制备了一类核壳结构稀土氟化物纳米晶体,开展其结构表征、性质研究和小动物光学成像与SPECT/CT成像及其引导的淋巴结定位和手术清除研究。本文主要研究内容概括如下:第一章:简要综述了纳米颗粒体内应用的影响因素、基于纳米颗粒的放射性示踪剂及其核素显像应用、纳米颗粒与放射性核素的相互作用特征及其新型成像,最后概述了本论文的选题依据和研究内容。第二章:采用溶剂热法合成了含有不同稀土元素的氟化物纳米晶体、以及对应的以NaGdF₄:15%Eu为内核的核壳结构纳米晶体NaGdF₄:15%Eu@NaLnF₄（Ln=Y,Gd,Lu）,系列的表征与分析证明合成的纳米晶体的粒径均一、分散良好、准球型结构。第三章:本部分研究内容是利用核素^99mTc的γ射线辐射激发核壳结构稀土氟化物的（NaGdF₄:15%Eu@NaLnF₄,Ln=Y,Gd,Lu）的体内外发光成像,并探讨它的影响因素和机制。首先,对于作为内核的β-NaGdF₄:X%Eu³⁺（X=1%,5%,15%,30%）纳米晶体,我们开展了紫外激发与核素γ射线激发它们的光学性质实验,结果表明Eu³⁺掺杂浓度能够影响β-NaGdF₄:X%Eu³⁺纳米晶体的发光强度,并且Eu³⁺浓度为15%时发光强度最大。进一步地,我们开展了β-NaGdF₄:X%纳米晶体的荧光光谱和辐射发光光谱实验,结果显示β-NaGdF₄:X%纳米晶体的辐射发光光谱与传统的荧光光谱的发射峰位置一致、拥有相同的强度变化规律,而且具有能量转移以及更高能量激发的规律。采用上述光学实验方法,进一步开展了核壳结构稀土氟化物纳米晶体的光学性质和光谱数据分析,结果表明核壳结构NaGdF₄:15%Eu@NaLnF₄纳米晶体的发光效果优于内核材料的。更为重要的是,核素γ射线激发发光实验结果显示,高原子序数元素核壳结构的纳米晶体会产生特征X射线,并再激发内核从而增强辐射发光。在上述实验结果的基础上,我们开展了核壳结构NaGdF₄:15%Eu@NaLnF₄纳米晶体的小鼠前哨淋巴结光学和SPECT/CT多模式成像以及成像引导的淋巴结清除手术。总之,我们的研究结果表明,核素γ射线激发NaGdF₄:15%Eu@NaLuF₄纳米晶体产生的次级特征X射线进一步激发可以实现增强发光成像,再与SPECT/CT显像联合,不仅可以实现前哨淋巴结显像定位及其成像引导切除,而且将极大地扩展核素与稀土氟化物纳米材料的联合应用潜能,包括化学传感器、生物成像和光动力疗法等各种领域。