上转换荧光纳米材料（UCNPs）是一种吸收长波长低能量的近红外光发射出短波长高能量的紫外可见光的新型荧光材料^[1]。相比传统的荧光材料,UCNPs具有许多优异的特点,如光稳定性好,荧光寿命长,高组织穿透深度,对生物组织的低毒副作用,接近零背景荧光和高生物传感灵敏度通常用于生物发光成像,核磁成像,CT成像和生物检测等领域。金属-有机骨架材料（MOFs）是由中心金属离子与有机配体通过配位作用形成的一种新型的3D骨架聚合物。MOFs材料表面孔密度大,相应的比表面积大,具有很高的载药能力,大多数MOFs是生物相容的,几乎无毒,并且通常用作药物递送的药物载体。本论文中,我们以具有生物成像性能的UCNPs材料为基础,通过修饰不同性能的材料来合成多功能纳米复合材料,开发了具有生物成像和药物缓释于一体的双功能治疗体系,来减轻了传统治疗方式中药物分布不均匀,较差的药代动力的缺点,提高癌症治疗效率。具体研究内容如下:1、我们通过热分解法、原位生长法和自组装技术成功将上转换荧光纳米颗粒与金属-有机骨架材料（MIL-53）结合在一起,构造了一种核-壳结构的具有生物成像和药物装载性能的多功能治疗系统。其中上转换荧光纳米颗粒NaYF₄:Yb,Er@NaYF₄:Nd采用对正常组织损伤小的波长为808 nm的激发源,在550 nm处检测出明亮的绿色发射光,显示出优异的荧光性能。MIL-53通过中心离子Fe³⁺和有机配体2-氨基对苯二甲酸与药物分子阿霉素DOX之间的配位作用和氢键来实现对DOX的负载。此外,我们使用PEG/FA来修饰其表面以改善其生物相容性和靶向肿瘤部位。为此,我们研究了其细胞毒性,并显示出良好的治疗效果。因此,我们设计的多功能癌症治疗体系,为同时实现靶向给药,病灶定位等多重功能提供了可能,具有重要的研究价值和应用前景。2、通过热分解法制备富含Er³⁺的红光发射的上转换荧光纳米颗粒NaErF₄:Tm@NaYF₄。与传统的Yb³⁺-Er³⁺系统不同,在主晶格中没有掺杂诸如Yb³⁺和Nd³⁺的敏化剂,Er³⁺离子可以作为敏化剂和活化剂,Er³⁺离子之间具有高效的能量迁移,可以抑制由于掺杂离子浓度高而引起荧光淬灭对表面涂覆的影响,而少量Tm³⁺的掺杂可以进一步增强上转换发光,具有更高的成像灵敏度。然后利用2-甲基咪唑与已吸附有Zn²⁺的NaErF₄:Tm@NaYF₄配位得到一种荧光纳米复合材料NaErF₄:Tm@NaYF₄@ZIF-8。其中,沸石咪唑酯骨架材料（ZIF-8）也是一种MOFs材料,除了具有高药物负荷外,还有优异的生物降解性以及与肿瘤微环境一致的PH响应性,用于药物分子的可控缓释。3、我们成功制备了一种镧系铈Ce³⁺掺杂的下转换发光纳米晶体是一种新型有效的荧光纳米探针。Ce³⁺掺杂可以抑制上转换路径,同时将下转换增加⁹倍,以在980 nm激发下产生明亮的550 nm和强烈的1550 nm发射光。近红外区域中1500-1700 nm的体内荧光成像（NIR-IIb窗口）具有高空间分辨率,由于抑制了长波长光和大荧光团斯托克斯散射位移。我们的研究结果为新一代多功能生物医学纳米材料奠定了基础,这些纳米材料可以基于先进的红外成像技术推进疾病监测。