本项目围绕肿瘤诊疗这一重大难题，实现了800 nm激发下具有“高灵敏性、特异性、稳定性”的UCL/NIRII双模光学探针，并用于肿瘤早诊、术中导航及辅助治疗。（1）使用离散偶极近似算法（DDA）指导金属掺杂稀土复合探针。采用碱金属/碱土金属掺杂使得Yb,Er的红光增强，采用不同尺寸、形状、结构的金颗粒对稀土上转换发光调制，并使用DDA算法对Au颗粒的表面等离子共振峰位置及在不同激发光波长条件下的光强进行模拟预测，与实际测得的数据有很好的一致性，并根据预测结果来指导稀土/金的复合结构，从而改变稀土掺杂发光材料的荧光强度和寿命。（2）采用元启发式算法优化稀土掺杂元素及比例。采用十进制编码方式对发光粉掺杂元素编码，Matlab实现遗传算法的计算、发光粉亮度读取，采用共沉淀法合成发光粉，实现遗传算法与材料组合化学的结合。用支持向量机SVM机器学习方法对发光稳定性和掺杂元素重要性进行分类判断。优化后的高性能探针具有上转换可见光和下转换NIR II双模成像。（3）有机-无机复合靶向探针用于光引导协同治疗（光动力、光热、免疫治疗等）。采用多种无机/有机复合材料，通过修饰温度/pH/乏氧响应聚合物及仿生结构（外泌体、囊泡等），使得探针能够主动识别并富集在病灶部位，并在肿瘤细胞内释放药物，减少对正常细胞的损伤。增强的明亮上转换红色可见光用于显示位置信息，并用于光协同免疫治疗（刺激免疫激活、与免疫检查点抑制剂抗体联用等）。（4）实现对小鼠微小瘤、原位瘤、转移瘤成像及术中导航，并在病人离体组织进行标记，助推显影剂进入临床。通过增强滞留渗透（EPR）效应被动靶向、肿瘤微环境特异响应主动靶向、多肽/抗体偶联等靶向策略，可实现在特定肿瘤细胞的靶向聚集及初步手术导航。