二次谐波成像作为一种高空间分辨率和高穿透深度的非线性光学成像技术，可以避免荧光成像中由能量吸收导致的光漂白和饱和吸收等问题，在临床诊断和生物医学领域具有广阔的应用前景。笔者引入了一种具有中心反演对称破缺、高非线性光学效应的材料——硅量子点作为二次谐波探针，同时为了增强硅量子点的生物亲和性并减少其表面氧化，利用聚乙二醇对硅量子点进行修饰，并将其作为生物探针探究了其在人肝癌细胞（HepG2）中的二次谐波成像效果。通过与双光子荧光成像结果进行对比发现，基于聚乙二醇修饰的硅量子点的二次谐波成像技术具有可靠性和稳定性。本研究对未来硅量子点在分子成像、药物递送和干细胞治疗中的应用具有积极的推动作用。

提出一种基于空芯光纤,兼具导电和中远红外传光性能的生物探针,实现波长5~10 μm处光的低损耗传输。采用环烯烃聚合物(COP)对探针前端进行水密封,并对封口工艺进行设计和优化。采用波长5.1 μm的光源测得长度为20 cm、内径/外径(ID/OD)为0.7 mm/1.5 mm探针的损耗为1.38 dB。通过控制封口工艺,制备不同形状的COP封口窗片,实现对输出光束的调控。通过测量不同形状封口窗片的输出光斑,分析探针的焦距及光束远场发散角,为神经科学研究和生物医学应用提供更多的途径和手段。

纳米金刚石(NDs), 作为一种具备良好生物兼容性、 化学稳定性、 药物负载能力和众多不可比拟优越性能的材料, 其在生物医学领域的应用被广泛关注, 尤其是在生物成像和抗癌药物传输领域。 首先对不同尺寸纳米金刚石的拉曼性能进行评价, 确定了100 nm高温高压合成的NDs更适宜作为拉曼生物探针。 之后, 为了生物领域的应用, 这些NDs表面的杂质经过羧基化方式处理获得均一表面性能, 并采用扫描电镜、 红外、 拉曼和粒径分析手段对该过程进行验证。 然后, NDs作为拉曼探针被用于快速定位HeLa细胞内NDs的分布, 验证了HepG2细胞对NDs内吞过程的时间依赖性。 此外, 借助非侵入性的三维(3D)共聚焦拉曼成像技术, 可视化观察了四种不同细胞(HeLa, HepG2, C6和MDCK)对NDs内吞量和滞留量的差异。 其中, MDCK这种正常细胞内部极少发现NDs, 而其他三种癌细胞中有大量NDs信号, 显示出不同种类细胞对于NDs的吞入和滞留量的明显差异。 实验结果表明, 纳米金刚石拉曼生物探针不仅可以用于生物成像, 更为癌症的定位和诊断提供可能性。