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稀土上轉換發光材料根據不同方法，可以得到具有可控尺寸、形貌及分散均勻的納米粒子，然而合成出的納米粒子表面一般被疏水有機配體包覆，包括油酸、油胺和碳十八烯等。這些表面包覆疏水性配體的納米粒子具有較差的親水性，限制了納米粒子在生物領域的進一步應用，同時納米粒子表面為惰性基團，不利于其廣泛應用。因此，需要對制備的納米粒子材料表面進行修飾，以便其在生物醫學領域中得到廣泛的應用。以下對四種表面修飾稀土上轉換納米粒子的方法進行介紹。
1.配體交換法
利用高溫溶劑熱法合成了表面油胺包覆的疏水性上轉換發光納米粒子，然后將油胺分子交換為雙羧酸PEG高分子。這樣，納米粒子具有了良好的親水性，同時由于表面羧基的引入，可以進一步連接生物分子。常見的幾種高分子交換配體包括聚丙烯酸(PAA)、6-氨基己酸 (AHA)、己二酸(HAD)、磷脂分子等。
2.表面配體氧化法
將表面配體中的碳碳雙鍵氧化為羧基的新方法。環氧化試劑為間氯過氧苯甲酸，油酸配體中碳碳雙鍵可以氧化為三元環氧化合物，進一步在比較溫和的條件下與活性有機分子(如mPEG-OH) 進行開環反應，將親水性分子嫁接到納米粒子表面，使得上轉換發光納米粒子具有良好的親水性。此外，將表面配體中的碳碳雙鍵經過臭氧氧化，從而得到了親水性的上轉換發光納米粒子，這種方法的優點在于反應過程清潔,不會產生副產物。如下圖所示：

3.層層自組裝法
將兩親性聚合物和聚電解質聚合物包覆到上轉換發光納米粒子表面。兩親性聚合物具有疏水鏈與親水性基團，其中疏水鏈與上轉換發光納米粒子表面的疏水烷基鏈之間通過范德華力結合，包裹在納米粒子的表面，而親水性基團則包裹在外圍，這樣納米粒子經過修飾后就擁有了良好的親水性及生物相容性。將含有正電鹽酸聚烯丙基胺(PAH)與含有負電的聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)通過電荷之間的靜電作用，層層自組裝到納米粒子的表面，修飾后，納米粒子表面具有大量的氨基，可以進一步得到應用。將聚丙烯酸(PAA)包覆于上轉換發光納米粒子表面。PAA中含有40%異丙胺基與25%辛胺基，可以將疏水性的上轉換發光納米粒子修飾為親水性。運用層層自組裝方法，不僅使納米粒子具有親水性及功能性，同時也具有良好的生物相容性。
4.二氧化硅包裹法
將疏水性上轉換發光納米粒子溶液與硅烷混合，硅烷可以發生水解反應，從
而通過共價鍵作用將厚度可控的二氧化硅層包覆到納米粒子表面，使納米粒子具有良好的親水性。將上轉換發光納米粒子、上轉換發光納米粒子與染料或量子點復合材料包覆上二氧化硅層。此外，還可以在稀土離子摻雜的LaF3上轉換發光納米粒子表面利用有機硅烷水解，包覆上一層氨基功能化的二氧化硅層，并與生物素修飾的羥基琥珀酰亞胺酯偶聯，作為生物發光標記得以應用。這種修飾方法不僅可以利用反向微乳法修飾疏水性納米粒子，還可以利用微乳法修飾親水性納米粒子。修飾后得到的納米粒子親水性較好，同時具有良好的生物相容性，為納米粒子在生物領域的應用提供了方便。

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