荧光技术在生物分子识别、免疫检测、细胞成像、DNA测序、临床诊断等众多领域中有着广泛的应用。发展新的性能优良，生物相容性好的荧光探针是荧光技术发展的重要方面。传统荧光标记物大多由紫外光激发，而上转换纳米粒子可由红外光激发并发出可见光区域的荧光。这一特点使得上转换纳米粒子在生物领域的应用有很大的优越性。在红外光的照射下，上转换纳米粒子可以发光，而生物分子或组织由于不具备上转换发光能力而不发荧光，从而大大降低检测背景，提高了生物检测的灵敏度。另外，上转换是被红外光激发，激发光能量低，对生物组织的穿透性强，不会对生物体产生损害。上转换纳米材料还具有光稳定性好、斯托克斯位移大、发射峰窄、荧光寿命长、毒性低等优点，在生物和医学领域展现出广阔的应用前景。对上转换纳米粒子的制备及应用方面的研究已有一些报道，总的来说，目前所合成的上转换纳米粒子存在着尺寸不可控、荧光强度低、水溶性及生物相容性差等问题。如何简便的合成出具有大小、形貌可控、荧光强度高且具有良好生物相容性的纳米粒子，并应用于生物领域，仍是目前需要研究的问题。　　 本文以Yb3+和Er3+掺杂的NaYF4为研究对象，研究了高发光强度的稀土上转换纳米粒子的制备方法及其发光特性。同时，研究了稀土上转换纳米粒子表面功能化的方法，并基于荧光共振能量转移原理，对稀土上转换纳米粒子的应用作了初步的研究。　　 主要研究内容和结果如下：　　 (1)分别采用EDTA和柠檬酸钠作为螯合剂，水热法合成了具有绿色上转换荧光的NaYF4：Yb3+/Er3+纳米粒子。使用X射线衍射仪，透射电子显微镜和荧光光谱仪对纳米粒子进行了表征。研究了反应时间，反应温度，螯合剂类型等对产物的晶型结构和荧光性质的影响。TEM照片显示纳米粒子分散度高，粒径从50nm到1μm范围内可调；XRD图谱显示纳米粒子结晶程度良好。在980 nm激发光的激发下，能够发出肉眼可见的高强度的绿色上转换荧光，最大发射波长位于541 nm处，发射峰宽度约为50 nm。在其他反应条件相同的情况下，与使用EDTA作为螯合剂合成的纳米粒子相比，使用柠檬酸钠作为螯合剂合成的纳米粒子更容易形成荧光强度高的六方相的NaYF4：Tb3+/Er3+纳米粒子。另外，过量的F-，较长的反应时间和较高的反应温度均有利于立方相晶型的纳米粒子向六方相的纳米粒子转变。　　 (2)采用反向微乳液法对纳米粒子进行了表面硅烷化修饰，并用APTES实现了纳米粒子的表面氨基化。TEM照片显示纳米粒子表面形成了一层均匀的二氧化硅壳，荧光光谱显示修饰的二氧化硅对纳米粒子的荧光性质几乎无影响。　　 (3)将纳米粒子与TAMRA标记的分子信标偶联构建了荧光共振能量转移体系，在980 nm的激发光激发下，测定靶DNA加入溶液前后的荧光变化情况。实验结果表明：靶DNA的加入后阻止了荧光共振能量转移的发生，使溶液荧光强度发生了较大变化。通过进一步研究靶DNA加入量和荧光强度值的变化之间的关系，能测定靶DNA的含量。