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）
（一）研究背景
稀土掺杂上转换发光纳米粒子（UCNPs）是一类能够吸收长波长近红外光子，而发射短波长紫外可见光子的新型发光材料，和传统的有机染料（Dye）、半导体量子点（QDs）等下转换荧光材料相比，上转换纳米粒子通过近红外光激发，因此在生物标记和成像应用中呈现出一系列独特的优点：对生物组织损伤小、具有较深组织穿透能力、没有背景荧光噪声干扰、成像灵敏度高以及不存在光漂白效应等。除此之外，上转换纳米粒子本身还具有很高的化学稳定性，生物体系毒性较低，因此在生物医学领域引起了广泛的研究兴趣。
（二）研究手段
目前人们已经在上转换发光纳米粒子的合成与制备、表面修饰改性、生物功能化、生物安全性、细胞标记、活体成像、多模态成像、光动力治疗、以及成像引导下的癌症治疗等许多领域展开了一系列深入的研究和探索。但是这些研究中还存在着一些问题，如纳米粒子的水溶性差、表面生物功能化后的稳定性差、靶向性差等等。经典的上转换纳米粒合成方法大都为油相合成，得到的上转换纳米粒也由于表面的油酸基团而无法实现水溶，不能直接在生物体内应用。本实验室长期使用壳聚糖的衍生物对油相合成的上转换纳米粒进行包裹，显著地提高了水溶性，并且也成为了本实验室的特色。但是壳聚糖相关衍生物的合成费时费力，并且有一定难度。因此在本课题中，我们将尝试用聚丙烯酸（PAA）取代上转换纳米粒表面的油酸基团以实现水溶。此方法的优点在于反应过程简单，且聚丙烯酸可直接购买，省时省力且成功率高。另外，聚丙烯酸的羧基可用于进一步与牛血清白蛋白进行共价结合，为功能化的结构修饰提供基础。在以往的研究中，我们集中于癌症的成像、诊断。随着细菌耐药性的日趋严重，我们认为对于细菌成像、诊断的研究有助于应对可能出现的严重耐药感染。本课题中我们用含铥（Tm3 ）的上转换纳米粒取代了研究更多的铒(Er3 )上转换纳米粒，利用铥在800nm的近红外发射光弥补了铒在光成像方面的不足，实现了动物体内成像。本课题中我们在动物体内成像的同时也可以实现化学药物的靶向给药，降低药物副作用。而实现靶向的关键则在于本实验室筛选出的细菌靶向肽，利用其与细菌表面的特异性结合而实现细菌的靶向。
除了多模态成像，多种治疗方式的综合应用及治疗与成像的结合也是上转换发光纳米粒子研究的热点。许多抗菌药物有着严重的副作用。除了熟知的可引起死亡的青霉素的过敏反应之外，氨基糖苷类抗生素有耳毒性及肾毒性，大环内酯类抗生素可引起血栓性静脉炎，肝损害等。光动力疗法(PDT)是当前国际上正在发展的一种新技术，它是利用光敏剂的光动力反应产生细胞毒素，作用于靶组织，并产生组织效应的治疗方法。具体来说，PDT是通过结合光敏剂、光照、组织内氧分子发生光动力反应，生成活性氧成分(ROS)实现对目标组织的选择性杀伤。PDT药物又称光敏剂，它在适当波长光激发下能发生光动力反应而破坏靶细胞。光敏剂是PDT中的核心物质，PDT的提出、发展和应用都是随着光敏剂的发展而逐渐完善的。PDT的基础是生物分子的光敏氧化。光敏分子接受光照，通过一系列反应将能量传递给生物分子使其氧化，从而导致细胞丧失生理功能或死亡。在此过程中，光敏剂作为能量的载体、反应的桥梁起着决定性的作用。其优点是毒性小、收效快、靶向性强，在杀伤增殖细胞的同时不危及正常组织。自20世纪70年代进入临床研究以来，PDT在恶性肿瘤和某些良性疾病的治疗中取得了令人瞩目的成就。目前,PDT治疗肿瘤已经得到许多国家的批准和认可,在美国、日本、加拿大、荷兰等国,PDT已成为一种公认的治疗肿瘤的方法。同时,它对一些非肿瘤性疾病如鲜红斑痣、银屑病、老年性眼底黄斑病的治疗效果也令人满意。因此在本课题中我们将对利用PDT治疗细菌感染进行尝试。
本课题中我们选用的光敏剂为锌钛箐。在650nm处，Tm3 纳米粒的发射峰与锌钛箐的吸收峰重叠，能量传递效率高。通过构建合适的Tm3 纳米粒，可以产生良好的光动力治疗效果。我们将合成尺寸分布均一、结晶性能良好、发光效率高的NaYF4:Yb3 ,Tm3 稀土上转换发光纳米粒子；利用聚丙烯酸使其具有优异的水溶性。在此基础上，我们通过共价偶联方式对纳米粒子进行了一系列的生物功能化修饰和研究，构建了一种具有多重功能的上转换发光复合纳米粒子，以牛血清白蛋白为平台实现化学药物治疗，光动力治疗及细菌靶向的综合应用。
（三）实验内容
1.合成水溶性的上转换纳米粒
利用热分解法在油酸和十八烯的混合溶剂中合成具有较高发光强度的NaYF4:Yb3 ,Tm3 上转换纳米粒子，用聚丙烯酸（PAA）取代上转换纳米粒表面的油酸基团以实现水溶；
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