荧光成像技术作为一种非侵入式成像方式,在组织、活体成像方面具有较高的灵敏度和准确性,所以在生物学领域得到广泛应用。大量荧光材料如有机荧光染料、量子点、金属络合物、上转换材料等已成功应用于荧光成像。其中上转换纳米材料具有光稳定性强、组织穿透力强、细胞毒性低等优点,所以越来越多上转换材料应用于生物成像、细胞标记、药物传递、核磁成像等方面。时间分辨荧光是利用具有长荧光寿命的Eu³⁺、Tb³⁺、Sm³⁺的螯合物来消除生物组织本身的短寿命背景荧光干扰,使其在荧光成像方面具有高灵敏度、长荧光寿命、低背景荧光等优点。此外核磁共振成像在医学领域中是一种常见的成像方法,核磁造影剂可以提高核磁成像的对比度和分辨率,常用的造影剂大多数为掺杂Gd³⁺和磁性氧化铁的合成材料。结合三种成像的优点,本文开发一种可以同时具有上转换、时间分辨、核磁共振成像的多模态纳米荧光探针成为一种新的设计思路。本论文设计并制备一种多模态纳米荧光探针,主要包括以下几个方面:首先利用水热法合成NaYF₄:Yb³⁺/Nd³⁺/Ho³⁺。通过扫描电镜表征,得出上转换纳米粒子NaYF₄:Yb³⁺/Nd³⁺/Ho³⁺尺寸均大于100 nm,不利于生物成像应用。通过改变上转换纳米粒子基质,制备出以NaGdF₄为基质且尺寸小于20 nm的上转换纳米粒子NaGdF₄:Yb³⁺/Nd³⁺/Ho³⁺。并通过调节掺杂离子比例进行发光性能的优化,最后得出当Yb³⁺,Nd³⁺,Ho³⁺的掺杂比例分别为7.5%,4%,1%时上转换纳米粒子发光效率最佳。随后,利用反相微乳液方法:以Igepal CO-520为表面活性剂,正硅酸乙酯（TEOS）为硅烷化试剂,氨水为引发剂进行聚合反应,利用共价键合了时间分辨荧光前驱体APTES-BHHBCB-Eu³⁺的二氧化硅包裹上述合成的上转换纳米粒子,形成表面带有氨基的核壳型纳米粒子（TUM-NPs）,并对其形貌和光学性质进行表征,结果显示TUM-NPs上转换发光性能良好、可进行时间分辨荧光测定且颗粒分散均匀,平均粒径小于50 nm。将TUM-NPs与叶酸（Folic acid,简称FA）共价键合后制备成探针TUM-NPs-FA用于人类宫颈癌（He La）细胞的时间分辨和上转换荧光成像测定。实验结果充分证明了TUM-NPs-FA可用于He La细胞的上转换成像和时间分辨荧光成像。将TUM-NPs-FA进行核磁共振驰豫测定,证明了该纳米探针存在磁性,有望应用于核磁共振成像。