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把不同成像模式融合起来的多模态成像技术可以对疾病进行快速、准确地诊断，并在生物医学领域表现出了很好的应用前景。如何构建性能优良的多模态探针已经成为生物成像领域研究的热点。其中，基于稀土掺杂纳米材料在多模态生物成像探针的构建中尤为受到人们的关注。特别是近红外激发的稀土掺杂上转换纳米粒子（Upconversion nanoparticle，UCNP）和近红外发射的钕掺杂下转换纳米粒子(Neodymium doped downconversion nanoparticle，NDNP)，在多模态成像中表现出了很好的应用潜力。尽管UCNP在生物成像中有着广泛的应用，但是，UCNP的发展仍然面临着很多问题。其一，高质量、单分散的多功能UCNP生物探针的合成依然面临着挑战。其二，基于UCNP的多功能纳米复合物的种类目前还比较有限。合成基于UCNP的新型复合物对扩展其在生物医学中的应用具有十分重要的意义。另一方面，NDNP在第二近红外窗口(1000nm-1400nm)有强的荧光发射，具有更深的组织穿透性和更高的分辨率。但是，对生物相容性好、粒径可控NDNP合成的研究还十分有限。本文旨在开展多功能稀土掺杂纳米探针的合成和应用方面的工作。主要内容与创新点如下: (1)探索出一种超声波辅助室温合成稀土油酸盐的新方法。利用制备的前体合成出了高质量单分散的NaYF4∶Yb，Tm@NaYF4∶Gd核壳型上转换纳米粒子。通过调控核里镱的掺杂量和壳层钆的掺杂量使纳米探针具有上转换荧光、电子计算机断层扫描和核磁共振三模态成像能力。经过铃蟾肽靶向配体修饰后，纳米探针对前列腺肿瘤裸鼠表现出了良好的多模态靶向能力。 (2)将UCNP与结构和功能多样的金属有机骨架材料结合起来构建新型纳米复合物。首先，用高温溶剂热法合成出单分散的NaYF4∶Yb，Tm@NaYF4上转换纳米粒子，通过配体去除法得到裸的纳米粒子。然后再利用层层生长法得到UCNP和MIL-100(Fe)的纳米复合物。值得注意的是，复合物中的MIL-100(Fe)表现出了良好的T1加权核磁共振造影能力。所得复合物不仅具有上转换荧光和核磁共振双模态成像能力，还有良好的药物输送能力。同时，所得纳米复合物具有很好的生物相容性。负载抗癌药物DOX的纳米复合物对癌细胞表现出了明显的杀伤效果。 (3)利用生物相容性好的聚丙烯酸钠盐作配体合成了一步水溶的NaYbF4∶Nd，Gd@PAA纳米探针。在808nm激光激发下，探针在987 nm和1065nm处具有强的荧光发射。通过控制钕的掺杂量，可在30-100nm之间对探针的粒径进行调控。所得的纳米探针不仅具有优良的光学性质，还具有良好的光热性能。随着粒径的减小，探针的发光效率和光热效率都随之增加，实现了钕掺杂材料中光学性能和光热性能之间的兼容性。同时，所合成的探针也表现出了良好的多模态成像能力。