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本论文的研究内容包括:(1)探究间隔层的化学组成对核壳结构稀土纳米颗粒的弛豫性质的影响;(2)基于上转换发光稀土纳米颗粒的比例计量型pH探针的构建;(3)一种新型的针对稀土纳米颗粒的组织染色分析方法的发现。 首先，基于Dy3+的T2磁共振成像造影增强效果、Gd3+的乃造影增强效果、稀土的上转换发光以及稀土元素化学性质相似的特点，设计并通过高温热分解法制备了核壳壳结构的NaDyF4@NaGdF4@NaGdF4∶Yb，Er纳米颗粒。NaGdF4∶Yb，Er兼具有乃造影增强效果和上转换发光，为了让Gd3+能直接跟水分子接触而达到有效的电子-核偶极相互作用，将其置于最外层，并用NaGdF4层将其与内层的NaDyF4隔离开，减少Dy3+对其T1造影增强效果和上转换发光的影响。将核壳壳结构稀土纳米颗粒通过表面配体置换转入水相后，对它们的弛豫性能和光学性质进行研究，结果表明它们具有T1/T2/上转换发光三模态成像效果。 其次，运用同样的方法，制备了水溶性的内外层组成相同、间隔层不同的核壳壳结构的NaDyF4@NaREF4@NaGdF4∶Yb，Er(RE=Gd，Er，Y)纳米颗粒，研究了它们的T1和T2弛豫率，发现Dy3+对外层Gd3+的T1造影效果有负影响。随着间隔层的组成由NaGdF4变到NaYF4，此PEG修饰的核壳壳结构稀土纳米颗粒的纵向弛豫率r1从0.5mM-1s-1增大到1.82mM-1s-1。结合弛豫理论和稀土离子可极化性的相关理论，发现Dy3+的电子云不对称性导致了外层Gd3+的电子云对称性和纵向弛豫率的降低，不过这种影响可以通过改变间隔层NaREF4的组成来进行调控。上转换发光性质和厚间隔层(3.5vs1.9nm)的核壳结构纳米颗粒的弛豫性质均证实了这个解释。 再次，利用NaGdF4∶Yb，Tm@NaGdF4纳米颗粒在475nm和800nm处的上转换发光，将其与对pH敏感的异硫氰酸荧光素(FITC)联用，构建了980nm近红外光激发、比例计量型的pH响应探针。探究了纳米颗粒与FITC之间的连接配体对二者能量传递的影响，发现当选用合适的配体使二者之间的距离适中时，上转换发光纳米颗粒的能量才能有效地传递给FITC并且激发出其pH响应型荧光。 最后，考虑到稀土纳米颗粒在生物医学领域广阔的应用前景，以及对其在组织中的分布研究的必要性，基于稀土离子（不限于是哪一种稀土离子）和偶氮氯膦Ⅲ之间独特的显色反应，发展了一种全新的针对稀土纳米颗粒的组织染色分析方法。进一步地，通过分析染色结果的RGB值，以限定RGB范围得到的图像的光密度和稀土离子浓度的线性关系为基础，建立了一个对稀土纳米颗粒在组织中的分布的定量分析方法，为研究稀土纳米颗粒作为诊疗探针的靶向性和安全性研究奠定了基础。