原子力顯微鏡（ＡＦＭ）是生物顯微技術(shù)的一個重要組成部分，可實現(xiàn)液體環(huán)境下活細胞高分辨率的成像與操作，為細胞生物學(xué)研究提供了新的方法。近年來，ＡＦＭ已經(jīng)逐漸發(fā)展成為集樣品成像、力測量及操作等功能于一體的多功能生物細胞研究平臺，在細胞研究中得到了廣泛的應(yīng)用。在簡要介紹ＡＦＭ組成與工作原理的基礎(chǔ)上，詳細闡述了近年來基于ＡＦＭ成像與力譜技術(shù)的細胞研究的發(fā)展?fàn)顩r。針對ＡＦＭ本身所存在的不足，介紹了ＡＦＭ與其他技術(shù)相結(jié)合的研究成果，并對ＡＦＭ在生物細胞研究中未來的發(fā)展方向進行了展望。

細胞是形貌分析中最常用的樣品，目前對哺乳動物活細胞成像的分辨率被限制在５０～１００ｎｍ，無法實現(xiàn)細胞表面單一成分的觀察。相對而言，微生物細胞表面具有良好的剛性且界限明確，通過ＡＦＭ可得到納米級分辨率圖像。ＡＦＭ可實現(xiàn)細胞在外部刺激或療法作用下結(jié)構(gòu)變化的動態(tài)跟蹤，這對于生物醫(yī)學(xué)研究具有重要意義，如暨南大學(xué)及其附屬醫(yī)院利用ＡＦＭ對病變、分化、藥物和物理處理等作用下細胞形貌與結(jié)構(gòu)的變化進行對比分析，研究疾病治療的新方法及藥物的有效性測試。中國科學(xué)研究院研究發(fā)現(xiàn)通過對人體紅細胞形貌變化的分析可實現(xiàn)早期診斷中缺鐵性貧血與地中海貧血的區(qū)分。ＡＦＭ對微生物細胞成像最初是在空氣中進行的，隨著技術(shù)的進步逐步發(fā)展為在液體環(huán)境下對微生物細胞形貌的觀察。Ａ．Ｇｉｌｌｉｓ等人通過對多種不同水平的蘇云金桿菌進行研究發(fā)現(xiàn)，利用ＡＦＭ觀察空氣中微生物細胞結(jié)構(gòu)與定量分析鞭毛尺寸，既簡便又可靠；Ｇ．Ａｎｄｒｅ等人利用ＡＦＭ對溶液中極化分布的磷壁酸作用下的植物乳球菌形貌變化進行研究，發(fā)現(xiàn)磷壁酸在控制細胞壁的形貌上起著很重要的作用。此外，通過ＡＦＭ實時觀察病原體與藥物間的相互作用可以深入解析抗體與藥物的作用機理，為生物藥學(xué)研究提供重要的參考。

細胞的固定是制約活細胞高分辨率成像技術(shù)發(fā)展的一個難點問題，固定方法的不恰當(dāng)會導(dǎo)致細胞很容易在探針的作用下脫落或者影響到細胞的活性。已有的細胞固定方法包括：靜電法、共價鍵法、捕獲以及黏附等，其中捕獲與黏附的方法相對而言在活細胞應(yīng)用中更為理想。Ｒ．Ｄ．Ｔｕｒｎｅｒ等人利用ＡＦＭ對微孔濾膜捕獲的金黃色葡萄球菌進行動態(tài)過程觀察發(fā)現(xiàn)：在細胞固定狀態(tài)良好的情況下，成像分辨率可達到接近分子的級別。

ＡＦＭ成像具有很高的空間分辨率，但是成像速度（約１ｍｉｎ）一直是制約其發(fā)展的重要原因。在原子力顯微鏡出現(xiàn)不久，Ｃ．Ｆ．Ｑｕａｔｅ研究小組就提出了快速ＡＦＭ的研究理念，經(jīng)過２０多年的研究發(fā)展，在Ｍ．Ｊ．Ｍｉｌｅｓ研究小組、Ｐ．Ｋ．Ｈａｎｓｍａ研究小組及Ｔ．Ａｎｄｏ等人三個研究團隊的推動下，ＨＳ－ＡＦＭ技術(shù)已經(jīng)逐步成熟起來。Ｔ．Ａｎｄｏ團隊在２００８年已經(jīng)研究出能夠用于蛋白質(zhì)分子研究的全套ＨＳ－ＡＦＭ系統(tǒng)。Ｍ．Ｊ．Ｍｉｌｅｓ等人利用音叉形的掃描器實現(xiàn)了目前所能達到的最高成像速率（１３００幀／秒），但是其應(yīng)用受到了很大的限制。目前一般的ＨＳ－ＡＦＭ技術(shù)能夠達到２５幀／秒的成像速率，且反饋帶寬已經(jīng)超出了１００ｋＨｚ的范圍，可實現(xiàn)生理條件下生物分子結(jié)構(gòu)變化及動態(tài)過程的跟蹤成像。在現(xiàn)有ＡＦＭ的設(shè)備基礎(chǔ)上，掃描速率已經(jīng)達到了一個瓶頸，因此，近年來關(guān)于ＨＳ－ＡＦＭ的研究重點開始轉(zhuǎn)向設(shè)備的改進、應(yīng)用范圍及功能的擴展，其研究領(lǐng)域包括２Ｄ晶體系統(tǒng)、單個蛋白、蛋白質(zhì)自組裝過程、ＤＮＡ結(jié)合蛋白、非生物研究中的操作與成像等。如Ｃ．Ｉｇｎａｃｉｏ等人利用ＨＳ－ＡＦＭ對細胞膜表面蛋白進行動態(tài)分析，研究生物膜結(jié)構(gòu)與動態(tài)過程之間的聯(lián)系。目前，用于進行活細胞成像的ＨＳ－ＡＦＭ還沒有完全建立起來，但是已經(jīng)有相關(guān)研究開始利用ＨＳ－ＡＦＭ對單個細胞的動態(tài)結(jié)構(gòu)變化進行實時跟蹤成像。

蘇州飛時曼精密儀器有限公司成立于2013年，在2015年，公司獲得江蘇省高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)證，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)30多項，研發(fā)的多款產(chǎn)品被評為高新技術(shù)產(chǎn)品，并通過CE、ISO9001、SGS認(rèn)證。公司的核心研究方向為光、機、電、算一體化的微納米檢測設(shè)備、先進的醫(yī)療儀器。飛時曼作為國內(nèi)自主品牌、蘇州飛時曼精密儀器有限公司，其主要產(chǎn)品有：原子力顯微鏡系列（多模式原子力顯微鏡 FM-Nanoview1000AFM、一體式原子力顯微鏡 FM-Nanoview6800AFM、拉曼原子力顯微鏡一體機 FM-NanoviewRa-AFM、光學(xué)原子力顯微鏡一體機 FM-NanoviewOp-AFM、教學(xué)型原子力顯微鏡 FM-Nanoview T-AFM、教學(xué)型掃描隧道顯微鏡 FM-NanoviewT-STM、工業(yè)型原子力顯微鏡 FM-NanoviewLS-AFM、拉曼光譜儀RM5000、拉曼光譜儀RM8000、拉曼光譜儀RM9000）。公司自主研發(fā)的原子力顯微鏡基本都具備輕敲模式，且作為國內(nèi)自主研發(fā)生產(chǎn)的原子力顯微鏡廠家，只是選配與訂做。