长余辉发光材料是一种在激发光源移除后仍能持续发光一段时间的光学材料,对比传统的荧光材料,长余辉发光材料可以在成像前被激发,能够有效地避免生物组织自发荧光的干扰,尤其是近红外（NIR:650-900 nm）和短波红外（SWIR:900-1700 nm）长余辉发光材料,在深层组织中具有更低的光散射和更高的信噪比,是一种非常具有潜力的生物医学成像造影剂。然而,大多数长余辉发光材料功能化比较困难,导致水溶性和生物相容性较差,并且长余辉发光材料的激发源主要是紫外光,紫外光的组织穿透深度限制了其在体内的重复激发,无法实现长期的疾病监测及药物示踪。结合成像和治疗于一体的功能化长余辉发光纳米材料在生物医学领域已经成为目前的研究热点,在本文中,我们制备了两种功能化长余辉发光纳米材料作为诊疗一体化剂,利用具有无限穿透深度的X射线作为激发源,实现体内重复激发的长余辉成像指导的无需外源能量刺激的肿瘤治疗。本论文的主要研究内容如下:1.在第一章中,我们对长余辉发光材料和无需外源能量刺激的肿瘤治疗策略进行了详细介绍,并针对长余辉发光材料在生物医学领域应用面临的挑战,我们确定了制备具有生物相容性较好的功能化长余辉发光纳米材料,用于X射线重复激发的长余辉成像指导的无需外源能量刺激的肿瘤治疗的研究课题。2.在第二章中,我们制备了富含Mn3+的氧化锰（MnOx）功能化Cr掺杂镓锗酸锌（ZGGO）长余辉发光纳米粒子（Mn-ZGGOs）,在肿瘤微环境响应下,MnOx壳层迅速分解产生Mn3+、Mn2+和O2,Mn3+可以和O2反应产生单线态氧气（1O2）。Mn2+可以通过类芬顿反应将内源性H2O2转化为剧毒的羟基自由基（·OH）。Mn2+离子和暴露出的ZGGOs在肿瘤中具有优异的磁共振（MR）成像和超灵敏的X射线激发长余辉（XEPL）成像。肿瘤微环境响应的双模态成像和自供O2的102及不依赖O2的·OH同时的产生允许更精准地深部肿瘤的诊断,并在没有外部能量刺激的情况下,对肿瘤的生长有显著的抑制效果。3.在第三章中,为了开发具有更好性能的长余辉发光材料,我们设计了介孔二氧化硅功能化Yb2+/Yb3+掺杂酸锗镁（MGO）长余辉发光纳米材料（mMGOs）,通过简单地调节稀土离子的价态,在X射线激发后实现同时的NIR和SWIR发光,mMGOs也具有高的药物装载和肿瘤微环境响应的药物释放。体外和体内研究表明,mMGOs可以被反复激活实现可充电的长余辉成像示踪体内药物递送。而且,肿瘤微环境响应的药物释放有效地抑制了肿瘤的生长。X射线激发同时的NIR和SWIR长余辉成像不仅允许对深部肿瘤进行重复激发的成像,而且还实现了长期跟踪,并具有显着的肿瘤抑制作用。4.在第四章中,我们简单地总结了本论文研究内容并对长余辉发光材料的在生物医学领域研究的未来发展方向进行了展望。