上轉換，簡單來說就是集氣放大絕招的概念。UCNPs 可以透過吸收低能量光子來釋放高能量光子，不同於光激發螢光是一個光子進一個光子出，且出的能量一定比入的少，上轉換可以一次蒐集兩個光子，並發出一個能量比兩個入射光都大的光子。上轉換與光激發螢光的不同關鍵是待在激發態的時間長短，如果電子在激發態 1 待不了多久，就會在下一個光子到達前就回到基態並釋放光子，為光激發螢光；相反的，電子在激發態 1 待得夠久，就有機會吸收第二個光子，升到激發態 2 去，再一次釋放高能量光子，即為上轉換。

這項研究中，利用上轉換納米顆粒 (UCNPs) 作為 NIR（近紅外光）觸發的定位和藥物遞送載體，成功地實現在體外和體內用近紅外光控靶向抗癌藥物阿黴素，阿黴素在 UCNPs 的表面上被硫醇化，形成二硫鍵，可被細胞內的溶酶體酶裂解。以 UNCPs 作為藥物載體可以改善選擇性靶向和減少化療帶來的不良副作用。

如何讓 UCNPs 找到癌細胞並釋放藥物，達到精準治療呢？我們利用葉酸與癌細胞上的葉酸受體來標靶癌細胞。然而在正常的腎細胞中也有葉酸受體的存在，抗癌藥物可能因此誤傷正常細胞，所以為了提高光靶向選擇性，此研究利用光籠將葉酸像蓋子般蓋住，並裝載在 UCNPs 的粒子上，直到到達癌細胞位置再將光籠打開，以進行精準治療。

UCNPs 到達癌細胞位置後，需要將光籠打開，讓裡面的葉酸與癌細胞表面的葉酸受體結合進行精準治療，那麼要如何將光籠打開呢？光籠需要紫外光的能量才能激發其活性，進而達到釋放其中的基團的目的。但是照射紫外光對人體傷害極大，這時 UCNPs 就又派上用場了! 在 UCNPs 照射對人體較無傷害的近紅外光 (980 nm)，因上轉換機制，可以發出紫外光 (360 nm)，使光籠打開釋放葉酸，就能精準消滅癌細胞了。

以下是利用教具模擬上轉換機制使光籠打開

1. 利用紅色手電筒照射盒子（光籠），並同時按下按鈕
2. 盒子上的紫色 LED 燈發亮且同時打開，即可釋放盒子裡的葉酸（魔鬼氈球）