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水溶性羧基化上轉換納米顆粒是一種經過表面引入–COOH基團處理的親水型UCNPs，粒徑通常約為200 nm，具有良好的分散性和表面反應活性，適用于生物標記、靶向治療、免疫檢測與熒光成像等生物醫學領域。

油溶性上轉換納米顆粒是一類以油酸（oleic acid, OA）為表面配體修飾的稀土氟化物納米晶體，具有優良的分散性、可控發光性和熱穩定性。常見系統如NaYF?:Yb3?,Er3?，在980 nm近紅外激發下可產生強烈的綠色發射（約520–550 nm）

Upconversion Nanoparticles with silica coating in water,稀土上轉換發光材料具有低毒性、化學穩定性高、光穩定性**、發射帶窄、發光壽命長等優點。同時，其激發光源近紅外光（980 nm或808 nm）具有光穿透力強、對生物組織幾乎無損傷、無背景熒光等特點。

Upconversion Nanoparticles withPEG coating,通過各種方法能夠獲得形貌可控的、尺寸可調的、粒徑均一的單分散上轉換發光納米材料，但是這些方法制備的稀土發光納米材料表面通常含有疏水的有機配體，如油酸、油胺和碳十八烯等。這些表面的長烷基鏈很難使上轉換發光納米材料溶于水，在生物醫學中應用受到一定程度上的限制，并且表面缺少一些與生物分子偶聯的活性基團。因此為了使上轉換發光納米材料在生物醫學中得到廣泛的應用。