在生物医学研究领域有多种具有不同特点、能够应用于不同领域的成像方法,但单一的成像方法不能完全满足医学影像技术的成像要求。目前,大多数多模式成像探针都有着制备困难、表征繁琐和难以进一步修饰的缺点。而上转换纳米颗粒除了其固有的优良光学性能外,含有顺磁性元素掺杂的上转换纳米颗粒更表现出了良好的双模成像能力,并且合成方便,易于进一步修饰。为了更好地利用荧光与磁共振双模式成像优势互补的特点,从而在生物医学研究时获得更多的解剖学与生物学信息,我们制备并使用了一种具有顺磁性元素锰离子掺杂的上转换纳米颗粒(β-NaYF4:20%Yb,2%Er,30%Mn),这种纳米颗粒除了具有相比普通上转换纳米颗粒外更好的光学性能外,更有着优良的磁共振成像性能。通过不同的反应机理对上转换纳米颗粒进行了不同的修饰和表征,研究并讨论了此种上转换纳米颗粒在细胞标记和体内成像中的应用潜力。具体研究内容如下:1、亲水性上转换纳米颗粒的制备与表征普通方法制备的上转换纳米颗粒表面均为油酸,油酸的疏水性极大限制了其在生物体系中的应用。而常规的修饰方法如二氧化硅包裹、有机大分子处理,不但会提高纳米颗粒的整体尺寸,而且修饰过程繁琐复杂。本文中使用了 DNA链与磷酸化细胞穿膜肽对油酸包裹的上转换纳米颗粒进行亲水性处理,并且与传统二氧化硅包裹法进行了对比,证明了 DNA链与磷酸化细胞穿膜肽亲水性处理的可能性与便捷性。同时,这三种修饰方法处理的上转换纳米颗粒在水溶液中均展现出了极佳的上转换发光性能与磁共振成像性能。2、上转换/磁共振纳米探针用于细胞标记与体内成像能力的考察一个优良的荧光/磁共振双模式成像探针需要具有良好的生物相容性与足够强的信号强度来区分活体内复杂生物环境的背景信号。为了验证β-NaYF4:20%Yb,2%Er,30%Mn上转换纳米颗粒优良的双模式成像性能,本文在检测了三种上转换纳米颗粒的细胞毒性与进入细胞的能力后,选取了细胞穿膜肽修饰的上转换纳米颗粒。将颗粒与细胞孵育后,通过细胞计数实验考察了此探针在细胞标记与成像方面的灵敏性。最后通过活体成像与组织切片成像实验,考察此探针在活体内各器官的分布情况及探针在活体内成像方面的应用潜能。