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本发明涉及一种叶酸修饰的水溶性稀土上转换发光纳米晶的合成方法。首先,将叶酸活化;然后将其加入到半胱氨酸改性的稀土上转换纳米晶水分散液中,并在常温常压避光条件下反应一定的时间,形成叶酸修饰的纳米晶;最后,将其分离纯化,即得到叶酸修饰的水溶性稀土上转换发光纳米晶。本发明叶酸修饰的水溶性荧光纳米材料不仅尺寸均一、结构稳定,并且具有上转换荧光较强、生物相容性好等优点,且可用于不同稀土离子掺杂的纳米晶的表面改性,产物能应用于海拉细胞的上转换荧光成像,效果明显,靶向性好,因此该材料在细胞的靶向成像上具有潜在的生物应用价值。