稀土上转换纳米粒子（upconversion nanoparticles,UCNPs）由于具有独特的光学特性,在生物传感、生物成像、上转换荧光诱导的癌症诊疗领域具有巨大的潜力。然而,UCNPs在具有破坏性的介质中将会溶解,引起生物安全性问题。我们注意到一种有趣的疏水水合现象,即在疏水性烷烃溶质附近,水分子间的氢键增强,生成具有类似冰构象的疏水水合结构。受此现象的启发,我们将疏水性的二氢卟吩e6（Chlorine6,Ce6）和全氟化碳（perfluorocarbons,PFC）作为功能分子对,共掺杂到介孔硅的限域空间内,设计制备了一种独特的疏水水合结构;并以此结构包覆UCNPs,利用所形成疏水水合结构中的强氢键和强疏水性限制分子运动来解决UCNPs在破坏性介质中溶解的问题。我们发现介孔硅中不掺杂或单掺杂（Ce6,PFC）情况下,不能形成疏水水合结构,UCNPs的结构和胶体稳定性均很差;仅在共掺杂的情况下,才能形成室温下的高效疏水水合结构。该疏水水合结构修饰的UCNPs在破坏性介质和细胞内溶酶体中都具有强的稳定性,基于此,我们创新性地开展了详细的特性和机理研究,以及初步的细胞水平光动力治疗应用研究。主要研究内容如下:（1）抗稀土上转换纳米材料溶解的疏水水合结构保护壳层设计、制备及机理研究。采用溶胶凝胶模板法制备Ce6/PFC共掺杂介孔硅修饰的UCNPs,通过透射电镜、元素成像、红外光谱、X-射线光电能谱仪等手段对其进行结构表征。以红外、核磁共振氢谱和拉曼光谱证实疏水水合结构的形成。然后,研究疏水水合结构修饰的UCNPs在破坏性介质中的上转换荧光、胶体和结构稳定性;并测定上转换荧光寿命和量子效率。表明所设计制备的疏水水合结构中形成了特殊的冰相结构,该结构保证了疏水水合结构在具有强疏水性的同时,兼具良好的亲水性。以紫外光谱,小角度X射线粉末衍射,表面吸附仪,合适放大倍数的透射电镜分析等手段,研究了该疏水水合结构的形成机理,结果表明:合适链长的PFC起桥梁作用,它通过疏水与静电协同作用使Ce6分子形成稳定的与叶绿素聚集体类似的H-聚集结构;PFC同时起模板作用,使共掺杂结构中形成特殊的有序硅孔道结构。这种组装使Ce6/PFC的碳氢结构疏水基团有效地暴露于限域空间中,并形成和碳纳米管限域特性相似的特殊的有序硅纳米孔道。所形成的限域空间不仅具有弱氢键的悬挂羟基,还具有完全正四面体配位的水分子结构,形成了独特的并能在室温下稳定的冰相结构。（2）疏水水合结构稳定的稀土上转换纳米材料光动力治疗应用。在上一章工作的研究基础上,我们通过溶氧仪、Zeta电势对疏水水合结构修饰的UCNPs载氧特性进行评价。然后以1,3-二苯基异苯并呋喃为探针测定不同材料生成~1O2效率,最后对材料生物应用潜力进行细胞水平的评价,包括暗毒性、近红外光（980 nm）激发下的光动力治疗效率。结果表明我们所设计的结构具有高的载氧能力、低的细胞暗毒性以及高的光动力治疗效率。我们提出的疏水水合结构开辟了一种新的、有效的纳米功能化理念;所提出的疏水水合机理对疏水水合理论的实际应用,及广受关注的水/冰科学研究具有广泛借鉴意义。