双光子荧光(TPF)成像具有高穿透深度,高信噪比,低光损伤的特点,二次谐波(SHG)技术则具有探测深度深,对生物体的损伤小,时间空间分辨率高以及对结构的对称性敏感等特性,因此双光子荧光成像和二次谐波成像成为近年来生物成像领域的研究热点。本文首先介绍了双光子荧光和二次谐波的基本原理,综述了这两种成像方法的特点及其在细胞成像中的应用。在此基础上,围绕上述两种方法进行了以下的研究工作： ㈠在双光子荧光成像方面,我们采用自行合成的苯乙烯基毗啶盐衍生物染料作为荧光标记,基于荧光共焦显微镜获得了高信噪比的双光子荧光成像。对染料溶液浓度、标记时间等影响荧光成像的因素进行了讨论。此外,对染料的生物相容性,抗光漂白等特性进行了研究。结果表明,该类染料生物毒性小,标记细胞间细丝的能力较强,适合于长时间的细胞成像观测。最后对如何提高荧光成像的效果进行了展望。 ㈡在二次谐波方面,首先概述了基于染料标记的二次谐波细胞成像技术,特别是利用电压敏感染料,手性材料和金属纳米粒子作为标记的几种SHG细胞成像技术。实验上,本论文研究了金属纳米粒子的二次谐波特性,并探测到了基于金属纳米粒子聚集效应的二次谐波增强特性。另一方面,对银胶和染料苯乙烯基砒啶盐衍生物的复合体系的二次谐波信号进行了测量,获得了明显增强的二次谐波信号。讨论了影响增强因子的因素,包括银纳米粒子与染料的混合比例、激发波长等。初步探讨了增强的机制。最后展望了该技术在生物成像领域的应用前景。