二、上轉換納米生物材料的研究現狀
普林斯頓B.Ungun以光動力治療癌症為目的，製備三層構造的直徑在100-300nm的複合納米粒子。複合納米粒子的內核為上轉換熒光材料NaYF4:Er3+,Yb3+，中層包覆卟啉光敏劑，為防止納米粒子被網狀內皮組織清除，外層包覆具有生物相容性的聚乙二醇（PEG）材料PEG5k-b-PCL7k160nm。研究發現，複合納米粒子在遠遠低於雙光子技術的紅外光強下，即可產生1毫摩爾的單態氧。
較早期將上轉換納米粒子應用於生物成像的是普林斯頓的S.F.Lim。作者采用尿素使稀土硝酸溶液劇烈反應分解的方法製備了平均粒徑約154nm的Y2O3:1Er3+,2Yb3+納米粒子，表麵未經任何修飾，與線蟲撫育24h，熒光強度未見任何變化。新加坡的D.K.Chatterjee首次利用上轉換納米粒子在動物活體內成像，作者在NaYF4:Er3+,Yb3+表麵包覆聚乙烯亞胺（polyethyleneimine，PEI），配成濃度4.4mg/ml共計100ml溶液注射入小鼠不同深度的皮下組織內，有背部、腹部和腿部。探討上轉換納米粒子在動物體內較深的組織內的成像效果，並與量子點同時做對比實驗，研究發現，在980nm紅外光照射下，上轉換光能夠從深度10mm的腹部、背部組織內發出，而同時實驗的量子點熒光在紫外光照射下僅能從半透明的腿部皮膚透出。
日本T.Zako在Y2O3:Er3+表麵修飾3-氨丙基三甲基矽烷（3-aminopropyltrimethoxysilane，簡稱APTES），進一步修飾N-羥基琥珀酰亞胺-聚乙二醇（N-Hydroxysuccinimide-polyethyleneglycol，簡稱NHS-PEG）。研究表明，經NHS-PEG修飾的Y2O3:Er3+，在水溶液中具有穩定的分散性，既具有上轉換性能又無細胞毒性。T.Zako研究結果表明，在體外與人類乳腺癌細胞共同培養，在紅外光照射下，乳腺癌細胞有熒光成像。
在醫學成像技術中，光學成像是唯一能夠提供細胞或分子水平信息的成像技術，磁共振成像技術在體內具有較高的分辨率和透射深度，但卻無法提供分子信息，紐約州立大學R.Kumar探討將光學和磁共振成像技術結合起來。作者製備了NaYF4:Er3+,Yb3+,Gd3+納米晶，並分散在氯仿和水中，研究其上轉換和下轉換性質，進而在其表麵修飾生物識別分子anti-claudin-4和anti-mesothelin，在體外共聚焦顯微鏡下觀察到材料靶向移動至癌細胞；由於與Gd3+共摻，納米熒光粉產生強T1（Spin-latticerelaxationtime）和T2（spin-spinrelaxationtime），有利於高對比磁共振成像。