开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）
- 拟研究的问题
纳米肿瘤医学结合了纳米技术与肿瘤医学,是纳米医学中的新兴领域,也是当前各国前沿科技优先发展的核心领域。基于纳米材料的荧光探针及药物载体已经被广泛用于生物化学领域,特别是肿瘤的成像诊断及治疗。这其中,上转换发光纳米材料由于具备很多特殊的优点,如优异的光稳定性和化学稳定性、窄带隙发射、较强的组织穿透能力、对生物组织无损伤、无背景荧光的干扰等,能够对隐藏在深层组织内部的炎症或肿瘤进行诊断治疗,在生物医学等方面有着广泛的应用前景。基于稀土上转换纳米粒子的诊断探针以及药物载体也已经被大量报道。为了专一性的识别、杀死肿瘤细胞,降低药物对机体正常组织和器官的毒副作用,诊断治疗探针的靶向能力显得尤为重要。
光学成像相比与其它成像技术来说， 具有成像速度快、敏感度高、达到了核医学的灵敏度等特点，并且激光器造价低廉，发展特别迅速。光学成像在生物医学等领域得到了广泛的重视和发展。生物发光和荧光标记是光学成像中主要采用的两种技术。生物发光主要利用荧光素酶基因进行标记，荧光技术则是通过荧光报告基团来进行标记，相比与生物发光技术，荧光成像技术的优势主要体现在操作简单、仪器价格适中、结果清晰明了、可以对多样靶点标记等方面。荧光成像在最初发展的几年里，就已经广泛应用在了生命科学、医药学研究等领域。
荧光标记是荧光成像过程中最关键的一个环节，伴随着生物科技的飞速发展，荧光标记已经在单分子水平上得到了快速的发展，并且在生物成像、细胞和DNA标记等领域取得了重大的成果。有很多材料都被作为荧光标记物并且应用到了生物成像中，例如有机荧光染料、半导体量子点、有机无机杂化功能纳米材料、稀土上转换发光纳米材料等。 它们可以对体内的或体外的特定分子进行特异性识别和示踪。而且可以在分子水平上对生物组织内的生物分子进行探测。有机荧光染料是目前为止发展最成熟和应用最广泛的一种生物荧光标记物，具有检测响应速度快、可重复性好、发光量子效率高、生物毒性比较低等优点。近年来，已经报道了很多种等荧光化学传感器可以检测阴离子如F -，Cl-；阳离子如Cr3 ，Hg2 ，Cd2 ，Fe3 ，Zn2 ， Cu2 ，Mg2 ；生物分子如 NO、半胱氨酸和高半胱氨酸、单线态氧。
- 研究手段
- 上转换发光纳米材料的制备
为了制备尺寸均匀、形貌可控并且发光效率高的上转换发光纳米材料往往需要结合不同的制备方法和优化实验条件。下面主要就几种常用的合成方法做些简单介绍。
- 共沉淀法
是利用正负离子之间发生的沉淀反应来制备材料。具有合成速度较快、低成本、操作简单、反应条件温和等特点,但晶化度不高会影响发光强度,煅烧才能提高晶化度,与此同时材料的形貌和尺寸都会发生变化。
- 水/热溶剂热法
是通过在高温高压下提高反应物在水中的溶解度并迅速反应制备材料,能够在较低温度下得到晶化度较高的材料。可以通过调节水溶液的pH值、离子浓度、水热时间等参数来控制材料的生长。它对实验条件要求比较低、制得材料纯度高形状大小可控,但是耗时长,而且对形貌和粒径的控制需要一定的时间来摸索,不能很好地观察材料的生长过程。
- 高温热分解法
通常是以稀土金属的三氟乙酸盐作为原料,高温加热使其分解形成上转换纳米材料,该方法对实验条件要求比较苛刻、步骤复杂,但用这种方法得到的纳米材料粒径均一、可控性高、单分散性妤、发光强度妤,能够实时观察材料的生长。经过不断改进,采用高沸点的有机溶剂作为溶剂,无机稀土盐和氟化物作为原料,在高温下生成晶化度较高的纳米材料。但在反应过程中要注意除氧和水、需要气体保护,同时注意温度控制。
除了上述的几种方法外,还有溶胶-凝胶法、燃烧法、微波法、水相原位合成等也用于上转换发光纳米材料的制备。
2.上转换发光纳米材料的发光增强
