不同细胞器 pH的动态平衡保证了生物大分子结构和功能的稳定，是细胞进行正常新陈代谢，增殖和分化的保证。细胞内 pH值的异常则伴随着困扰人类已久的疾病如阿尔茨海默病以及某些肿瘤等。因此实时精确测量细胞内 pH值的动态变化不仅有助于深入了解细胞新陈代谢的过程，也为某些疾病的致病机理提供重要的参考信息。近年来，荧光纳米探针因具备灵敏度高，响应时间迅速，细胞毒性小等优点被广泛应用于细胞内 pH的测量，然而目前多数纳米荧光探针的测量范围有限，能够实现精确的实时测量细胞内 pH值的探针更是鲜有报道。　　本论文在第二章介绍了利用荧光纳米探针比值测定法的基本原理，阐述了评估和优化荧光纳米探针的方案，随后详细介绍了激光共聚焦图片的采集和图片分析方法以及相关注意事项。　　第三章介绍了具有超宽pH值敏感范围的多标纳米探针的合成及其在pH成像中的应用。我们在聚乙烯酰胺的球状纳米颗粒的疏水内部共价连接了三个对pH敏感的荧光分子（DifluorOregon Green,缩写为DFOG; Oregon Green488,缩写;Fluorescein,缩写FS）以及一个对pH不敏感的参考荧光染料（Alexa568），构建了多标的荧光纳米探针。体外表征数据表明其测量范围从 pH值1.4到 pH值7.0，基本覆盖了生理条件下pH浮动范围。在Hela细胞中新合成的纳米探针中实现了对溶酶体pH值浮动的精确定量测定。为细胞内极酸性pH值环境的测量提供了新的工具。　　在第四章，我们试图通过脂质体的荧光对脂质体进行可视化跟踪，从而了解脂质体在细胞中内吞的过程以及最终的细胞内定位。然而实验过程中对脂质体荧光强度变化进行定量对我们提出了很大的挑战。本章中我们通过分析现有的结果对实验的进一步优化提出了方案。　　在第五章，我们对另外一种荧光纳米材料——稀土上转换荧光纳米材料的生物学应用进行了探讨。通过水热法我们成功合成了水溶性多孔稀土纳米探针NaLuF4:Yb,Tm。体外的上转换荧光光谱和裸鼠体内 CT成像结果表明NaLuF4:Yb,Tm纳米晶在生物体荧光和CT双模式成像中具有很大的应用前景。下一步我们将探讨如何利用NaLuF4:Yb,Tm的上转换荧光对细胞内pH进行定量测定。