生物影像学已成为癌症研究、临床试验和医学实践中不可缺少的工具。光学成像以其反馈快、灵敏度高、精度高等优点,在生物医学成像中发挥着重要的作用,也为疾病的早期诊断和治疗提供了极大方便。第二近红外（NIR-II,1000-1700 nm）发射成像窗口由于光子吸收减少、可忽略的组织自发荧光、极大减小的组织散射损失等优点,可以提供比可见光（400-750 nm）和第一近红外（NIR-I,750-900 nm）窗口更深层次的光学成像而被认为是新一代的光学成像技术。近年来,光热疗法（Photothermal Therapy,PTT）以其高效率、非侵袭性和副作用小的优点有望成为理想的癌症辅助治疗技术。稀土材料由于同时具有窄带的NIR-I和NIR-II发射,发光寿命长,光稳定性高,生物毒性低等优点成为理想的荧光纳米探针。因此,设计一种用于NIR-II窗口生物成像,并且能进一步结合光热治疗,构建诊疗一体化的稀土荧光纳米探针具有重要意义。基于此,本论文主要开展如下研究:（1）采用水热法成功制备了水溶性Yb³⁺/Er³⁺掺杂的BaGdF₅下转换发光纳米晶。研究了不同Yb³⁺浓度对BaGdF₅纳米晶的发光性能的影响。研究表明浓度为20%Yb³⁺掺杂的BaGdF₅纳米晶发光最强。在980 nm激光的激发下,BaGdF₅:Yb³⁺/Er³⁺纳米晶除了具有可见光发射外,还具有优异的NIR-II发射。并实现了该纳米晶在NIR-II生物窗口的高灵敏性活体光学成像及无损伤脑部血管成像。（2）采用水热法成功制备了尺寸可控的高效NIR-II发射Nd³⁺掺杂六角相LaF₃下转换发光纳米晶,研究了Nd³⁺掺杂诱导的NIR-II发射调控。通过聚丙烯酸（PAA）实现了LaF₃纳米晶的生物相容性,并进一步实现其高灵敏性脑部血管生物成像。生物成像结果显示我们制备的LaF₃下转换发光纳米晶是一个理想的NIR-II生物成像纳米探针。（3）采用微乳液法成功制备了聚多巴胺（PDA）包覆的LaF₃:Nd³⁺下转换发光纳米晶,系统研究了该纳米晶溶液在808 nm激光激发下的光热效果。结果表明PDA包覆的LaF₃:Nd³⁺下转换发光纳米晶溶液具有优异的光热效果。因此,我们所制备的PDA包覆的LaF₃:Nd³⁺下转换发光纳米晶具有光热治疗肿瘤的潜在应用。