近年来,随着纳米医学的发展,新型多功能纳米诊疗平台为癌症的早期诊断和有效治疗带来了希望。由于稀土元素原子序数较大、具有丰富的光电磁等性质,稀土掺杂上转换纳米材料具有多模式成像的潜力,在生物成像领域受到广泛关注。通过多孔结构的设计或功能化修饰,稀土掺杂纳米材料可以作为抗癌药物和其它诊疗试剂的载体,用于搭建多模式诊疗一体化纳米平台,实现癌症的精准诊断和高效治疗。本论文中,设计合成了新型的稀土掺杂多孔纳米材料,用作具备肿瘤成像功能的药物载体。另外,以核-壳结构的稀土上转换纳米晶(UCNPs)为基础,与光热诊疗试剂有效结合,构建新型的多功能纳米复合材料,用于多模式成像指导下肿瘤的光热治疗。具体内容概述如下:1.采用自牺牲模板法,以非晶态单分散的Y(OH)CO3·xH2O亚微米球为模板,合成了具有不同孔结构的YF3和YOF亚微米球。通过一系列正交实验发现,反应体系中初始HF的浓度是造成YF3和YOF不同的孔结构的主要原因。另外,该方法被成功推广到其它稀土氟化物多孔球(GdF3,LuF3)以及YOX(X=Cl,Br)的合成。通过掺杂不同的激活离子,系统地研究了YF3:Ln3 的上/下转换发光和Ce3 -Tb3 能量传递特性。2.以层状Y2(OH)5NO3·nH2O(LYH)为前驱体,设计了一种简单的水相合成均匀多孔/空心YVO4亚微米椭球体的方法。随时间变化的形貌演化揭示了一个快速组装-奥斯特瓦尔德熟化的生长过程。详细的结构分析表明,[001]LYH//[110]YVO4具有较高的结构相似度。此外,系统地研究了实验变量(温度、pH和Na 浓度)对最终产物形貌和尺寸的影响。最后,通过掺杂不同的激活离子,研究了YVO4:Ln3 (Ln=Eu,Sm,Dy)的发光特性。3.采用“一锅法”合成了聚丙烯酸(PAA)包覆的多孔BiF3亚微米球。掺杂不同激活离子的BiF3:Ln3 (Ln=Yb/Er,Yb/Ho,Yb/Tm)呈现出特有的上转换发光。Ln3 的掺杂使材料尺寸明显减小,而BET比表面积和孔体积明显增大。实验结果表明,PAA包覆的BiF3:Yb,Er多孔球具有良好的生物相容性和pH响应药物释放能力,有效地缓解了DOX的毒副作用。而且,BiF3:Yb,Er表现出良好的CT成像效果以及光学温度传感特性。因此,BiF3:Yb,Er多孔纳米球在光学温度传感、pH响应药物递送和CT成像等方面具有潜在的应用价值。4.采用高温热解法,合成了核-壳结构的稀土上转换纳米晶(UCNPs)。以UCNPs为载体,将UCNPs独特的光学性质和铋纳米颗粒良好的光热转换及CT成像能力整合在一起,合成了多功能UCNPs@Bi@SiO2纳米复合材料。最外层致密的SiO2壳层有效地解决了Bi纳米材料易变质、光热稳定性差的问题。另外,在细胞水平证明了UCNPs@Bi@SiO2在UCL/CT双模式成像指导的光热治疗(PTT)领域的潜在应用。5.基于核-壳结构UCNPs在生物成像领域的独特优势,以及Bi2Se3纳米颗粒良好的光热转换能力。以UCNPs为基础,通过简单的原位生长策略合成了UCNP-Bi2Se3纳米复合材料。在细胞水平,UCNP-Bi2Se3表现出较低的细胞毒性、明显的UCL信号以及癌细胞杀伤效果。在单波长近红外光(808nm)照射下,实现了UCL成像和光热治疗。另外,Bi和Lu的存在赋予了UCNP-Bi2Se3良好的CT成像能力。因此,UCNP-Bi2Se3在非侵入性诊疗领域有潜在的应用价值。