荧光传感器具有成本低、灵敏度高、可远距离发光、取样少和操作简便快捷等优点,已成为前沿研究领域的热点,在生命科学、环境科学和材料科学等领域有许多重要的应用。上转换发光传感器作为一种新型的荧光传感器,具有无背景荧光干扰和深层组织穿透性强等优点,近年来被广泛应用于传感领域的相关检测。本论文分别围绕F（?）rster共振能量转移效应（FRET）和荧光内滤效应构建了一系列上转换发光传感器,将其应用于细胞内乳酸脱氢酶活性、过氧化氢浓度水平的传感,并对相应的上转换发光传感器的性能进行了系统的研究。此外,围绕协同发光效应构建了上转换发光金属有机框架基质的上转换发光传感器,实现了对相对湿度的光学传感。主要结果如下:（1）基于FRET效应构建酶活性的上转换发光传感器乳酸脱氢酶的活性高低是区分癌细胞与正常细胞的一个显著特征。医学研究认为,高活性的乳酸脱氢酶可能是癌细胞在生物体内转移、浸润、侵袭和恶化的原因。因此,开发一种上转换发光传感器用于评价乳酸脱氢酶抑制剂药物的疗效,将有助于加速乳酸脱氢酶抑制剂抗癌药物的筛选。设计开发出了一种有机无机杂化的上转换发光传感器,可以通过其上转换发光的红光发射强度变化来评估乳酸脱氢酶抑制剂对癌症细胞的疗效。该传感器由两部分组成:定制合成的锰掺杂上转换发光纳米颗粒,其可以在近红外光的激发下于红光区产生明亮的上转换发光;以及检测乳酸脱氢酶活性的尼罗蓝衍生物,其可以通过FRET吸收锰掺杂的上转换发光纳米颗粒产生的上转换红光。通过CCK-8法考察了该传感器对He La、A549和Ges-1三种细胞系的细胞毒性,结果表明设计开发的传感器具有良好的生物相容性。该传感器分别与以上三种类型的细胞共孵育后,其对应的体外共聚焦图像的平均荧光强度存在差异,说明乳酸脱氢酶抑制剂对不同癌细胞具有不同的疗效,并通过平均荧光强度的差异区分出正常细胞（Ges-1）与癌细胞（A549和He La）。因此,在体外系统的研究结果表明,该有机无机杂化上转换发光传感器可以用于评价针对癌细胞的乳酸脱氢酶抑制剂药物的疗效。（2）基于荧光内滤效应构建过氧化氢的上转换发光传感器设计开发出了一种响应过氧化氢的上转换发光传感器。采用热共沉淀法合成了镧系掺杂上转换纳米粒子,使用供电子配体修饰后,在紫外光的照射下,将银离子通过光生电子还原的方式在镧系掺杂上转换纳米粒子表面原位包覆一层金属银单质,形成表面为金属银单质、内核为镧系离子掺杂的上转换发光纳米颗粒的核壳结构。然后用一端带有巯基的聚乙二醇对该核壳结构纳米颗粒进行表面改性,得到了对过氧化氢具有良好响应性的上转换发光传感器。该传感器以镧系掺杂上转换发光材料为能量供体,以金属银单质层为能量受体,基于荧光内滤效应构建而成。通过CCK-8法考察了该传感器对Hep G2细胞系的细胞毒性,结果表明其具有良好的生物相容性。将该传感器与Hep G2细胞共孵育后,通过对体外共聚焦图像的分析,表明该传感器可以在细胞内实现对内源性过氧化氢的传感。因此,在体外系统的研究结果表明,该上转换发光传感器可以用于评价细胞内过氧化氢浓度的水平。（3）基于镧系掺杂金属有机框架的上转换发光湿度传感器采用溶剂热法合成了镧系掺杂金属有机骨架（命名为Y/Yb/Er-BTC-MOF）。Y/Yb/Er-BTC-MOF在连续980 nm波长激光激发下,显示出Yb3+离子的协同上转换发光和Er3+离子(被Yb3+离子敏化)的上转换发光现象,其具有两个发光中心,一是Yb3+通过协同发光效应在500 nm处形成上转换发光,另一个是Er3+离子在Yb3+离子的敏化下通过激发态吸收和连续的能量转移实现了660 nm的上转换发光。为了探索该独特的发光现象在相对湿度传感器中的潜在应用,测量了Y/Yb/Er-BTC-MOF在不同相对湿度环境中上转换发光强度的变化来研究其对相对湿度的响应,构建了一个相对湿度比率计式上转换发光传感器。结果表明,Y/Yb/Er-BTC-MOF对相对湿度具有良好的响应性,在11～95%的相对湿度范围内呈线性关系。将Y/Yb/Er-BTC-MOF置于循环变化的相对湿度环境中,通过其对应的上转换发光强度变化,探究了Y/Yb/Er-BTC-MOF对相对湿度响应的循环稳定性,每次循环信号的恢复率均大于93%。研究结果表明,Y/Yb/Er-BTC-MOF是一种湿度敏感材料,在湿度传感器等领域具有重要的应用潜力。