开题报告内容：
一、课题背景
根据最新统计，恶性肿瘤仍然是仅次于心血管疾病的人类健康第二号杀手，肿瘤的早期诊断及有效治疗可极大地提高肿瘤病人的治愈率及生存质量。
ROS是一类具有不同反应活性及来源，并具有生物功能的小分子，是导致癌症的重要因素。在各种活性氧中，H2O2被证实作为第二信使，参与调节基础生物过程， H2O2是一种非极性分子，可以通过生物膜快速扩散，在多个细胞空隙中发挥作用，由于其反应活性低，H2O2具有较长的半衰期，这是穿过细胞发挥长距离作用的必需特征。过量的H2O2有在生物分子的氧化中会发生氧化应激，导致不可逆的细胞损伤，造成细胞死亡。据报道，当细胞发生病变，H2O2累积，损害细胞蛋白质、核酸和脂质分子、继而导致肿瘤恶化。
1999年美国哈佛大学Weisslede等提出了分子影像学（molecularimaging）的概念，即应用影像学方法，对活体状态下的生物过程进行细胞和分子水平的定性和定量研究。它能在真实完整的人或动物体内，通过图像直接显示细胞或分子水平的生理和病理过程。分子影像学被美国医学会评为未来最具有发展潜力的十个医学科学前沿领域之一。生物成像一直是UCNPs最主要在生物医学研究中最主要的应用领域之一。常用的UCNPs的激发波长在近红外区（980 nm）。近红外光波段（700~1000 nm）位于“生物组织透明窗口”，对生物组织具有较大的穿透深度（厘米级），但不会对组织、DNA、蛋白质等造成光损伤，同时可以避免背景自发荧光干扰，提高荧光信噪比和检测灵敏度。
上转换纳米发光材料（Upconversion nanoparticles，UCNPs）是一种可将长波长近红外激发光转换为短波长紫外-可见或近红外荧光的新型发光材料。与传统下转换荧光探针（无机量子点和有机染料）相比，UCNPs具有反斯托克斯位移大、发射光谱窄、光学和化学性质稳定性高和生物毒性低等优势。特别是UCNPs以近红外光作为激发光源比可见光具有更大的组织穿透深度，可以实现深层组织疾病治疗以及自发背景荧光干扰低和检测灵敏度高的无损活体荧光成像。
在生物检测方面，以上转换纳米材料作为能量供体，其它荧光物质作为能量受体建立起来的荧光能量共振转移体系可以有效地避免光谱之间的重叠及散射造成的干扰，从而提高特异性检测的精确度和信噪比。有文献报道了一种用于检测ClO-的纳米探针。在此探针中，上转换纳米粒子NaYF4:Yb/Nd/Er在吸收了808 nm的近红外光之后，会发射出540 nm波段的绿色荧光和660 nm波段的红色荧光，而体系中的hCy3可以强烈吸收540 nm波段的绿色荧光，使体系中只能检测到红光荧光。若体系中存在ClO-，ClO-可以把hCy3氧化成吲哚酮，从而无法进行荧光共振能量转移，使绿光得以保留，体系中绿色和红色荧光同时存在，视觉观察到为黄色荧光。通过这种方法，体内的ClO-可以被精准地检测出来，进而可以对其进行临床干预，预防疾病的发生。
相对于传统发光探针，如有机染料和无机半导体量子点，UCNPs作为新型纳米荧光探针和药物载体拥有诸多优点：（1）近红外激发光组织穿透深度大，生物体自发背景荧光小；（2）上转换发射光谱窄；（3）化学稳定性高；（4）抗光漂白能力强；（5）反斯托克位移大；（6）发光寿命长；（7）生物毒性低等。此外，近红外激光作为UCNPs的激发源价格低，易于推广和普及。基于UCNPs的上述特性及其合成技术的迅猛发展，UCNPs逐渐从固体发光领域被引入到生物成像、生物检测、免疫分析、药物输送和光致理疗等领域，拥有着广阔的应用前景。
- 要解决的问题
作为活性氧的一种,过量的过氧化氢会引起恶性肿瘤,关节炎等疾病,因此,高灵敏的检测过氧化氢显得尤为重要。目前，在许多有关过氧化氢的小分子探针的研究，然而，由于这些小分子探针的斯托克位移较小，在进行检测的过程中，发射光会受到入射光的影响，进而对检测过程以及检测结果造成影响。同时，由于大部分小分子探针的发射光位于可见光区，在进行细胞或活体水平检测时，生物组织会产生很强的背景信号，也会使检测结果的可信度大打折扣。
本课题拟设计一种基于上转换纳米粒子的纳米探针，利用上转换纳米粒子反斯托克位移的特性以及荧光共振能量转移（FRET），可以解决小分子探针在检测过氧化氢中，发射光受入射光干扰，以及组织背景信号的问题。
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