随着医学和分子生物学领域的快速发展,荧光标记技术已经成为生物医学研究领域重要的标记技术之一。但传统的荧光探针仍存在着一些缺点,如光稳定性差、亮度低、易漂白、毒性大以及生物组织自体荧光的影响等,这些问题给进一步发展高灵敏度成像技术和高通量分析带来了很大的困难。并且单一的成像模式已经不能满足临床医学的需求。面对这些问题,如何开发设计新型多功能荧光材料便成了亟待解决的问题。因此,用于疾病成像与治疗为一体的新型荧光探针在生物医学领域有着广阔的前景,是一个值得研究的方向。荧光标记技术的发展为生物医学领域中的许多基本生命过程的研究提供了有效的工具。本论文引入了氟镧钠(Na Ln F₄:Ln³⁺)、稀土金属有机框架(MOF-Ln³⁺)和半导体聚合物量子点（Pdot）等几种发光材料,构筑了新型荧光探针,分别用于细胞标记、药物递送和亚细胞标记。具体研究成果如下:（1）NaGdF₄:Ln³⁺具有优异的化学和光化学稳定性,我们将其与MOF-Gd:Eu³⁺复合后,制得Na Gd F₄:Ln³⁺@MOF-Gd纳米复合材料,详细地研究了Na Gd F₄:Ln³⁺@MOF-Gd的上--下转换发光性能。构筑了双模发光的Na Gd F₄:Ln³⁺@MOF-Gd荧光探针,通过包裹两亲性聚合物聚乙烯吡咯烷酮（PVP）成功标记癌细胞。（2）在上一章的基础上,我们发现NaYF₄是非常有效的发光基质材料。而MOF-Y:Eu³⁺作为一种新型的稀土金属有机框架在生物成像和药物递送方面具有突出的潜力。我们采用和上一章相同的方法制备了Na YF₄:Ln³⁺@MOF-Y纳米复合材料,利用Na YF₄:Tm³⁺/Yb³⁺和MOF-Y:Eu³⁺的协同效应进行生物标记和药物递送。实验结果表明负载了抗癌药物盐酸阿霉素（DOX）的Na YF₄:Ln³⁺@MOF-Y在模拟癌细胞环境下可以成功的释放药物,并且药物的累计释量高达85.8%。MTT法的结果证明了Na YF₄:Ln³⁺@MOF-Y纳米复合材料的具有良好的生物相容性。双模发光的多功能荧光探针Na YF₄:Ln³⁺@MOF-Y可用作癌细胞的诊断和治疗。（3）我们已经成功标记了癌细胞,但是由于标记亚细胞结构需要更小的尺寸,我们引入了Pdot,Pdot是一类非常重要的荧光标记材料,广泛用于亚细胞结构标记。我们采用共沉淀的方法制备了功能化的Pdot,通过1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）催化生成Pdot-PSMA-Ig G生物共轭物。研究了Pdot-PSMA-Ig G的形貌、尺寸和发光性质,并使用牛血清蛋白（BSA）减少荧光标记中产生的非特异性。使用不同颜色荧光的Pdot-PSMA-Ig G标记微管、线粒体和核膜等亚细胞结构。结果表明荧光探针Pdot-PSMA-IgG可以多色高效特异性标记亚细胞结构。