单细胞分析是当今生命分析领域的前沿技术之一,为从根本上认识基本生命过程的细胞结构和生物学机制提供了可能。单细胞分析的目的是为了充分了解细胞的生命过程,例如凋亡和致癌作用,解决基本生物学问题,并最终为疾病的早期诊断和治疗提供独特的参考。因此开发高分辨率观察单细胞的分析方法至关重要。目前各种方法学尝试主要集中在单细胞成像上,如荧光显微成像,拉曼光谱成像,扫描电化学成像等。其中,电化学发光（electrochemiluminescence,ECL）成像作为一种新兴成像技术已用于纳米粒子、细胞膜蛋白、电化学过程等领域的研究。近年来,ECL成像开始逐渐被应用于单细胞成像,展现了极高的信噪比和良好的时间、空间可控性。发现单细胞电化学发光成像的新特性,对于进一步拓展该技术在单细胞成像研究中至关重要。针对这一挑战,本论文进一步发展了ECL这一技术在单细胞成像上的应用,实现了高空间分辨、高稳定性的单细胞ECL成像,并首次发现了单细胞ECL发光漂白现象。具体研究工作如下:（1）基于化学透镜效应的高景深分辨ECL成像:ECL成像技术具有高空间分辨率、高信噪比等特性,但有效调整成像时景深（即ECL发光层的高度）以形成高景深分辨的ECL成像这个问题尚待解决。事实上,ECL的发光区域限制了它在细胞显微成像与生物学测定领域的进一步发展。在论文的第一章节,我们提出了一种基于化学透镜效应的原创策略,调整经典ECL反应体系的发光层高度。该ECL反应模型体系由三联钌吡啶(tris（2,2’-bipyridyl）dichlororuthenium II,Ru（bpy）32+)修饰的微珠与共反应物三丙胺（tri-n-propylamine,TPr A）组成。通过调整溶液的缓冲容量,改变ECL的反应速率,证实了这一策略能实现对ECL反应层的精确控制。ECL图像体现了反应过程中电生TPr A自由基分布浓度的光学特征。该新特征的发现为研究ECL反应机制提供了新思路,并为ECL显微成像和生物学测定开辟了新的道路。更为重要的是,这种基于化学透镜特性的方法能控制ECL反应层的空间扩展,这在概念上与全内反射荧光显微镜相似,将有助于实现对不同高度的目标物或细胞进行高景深研究与成像。（2）高稳定性的单细胞ECL成像:ECL显微成像已成功应用于细胞、微米级/纳米级物体和电极表面电化学过程的成像。经典的ECL反应体系由Ru（bpy）32+发光体和高效的共反应物TPA组成。当连续记录ECL图像时,ECL光信号的快速衰减成为了限制这项技术发展的关键。在论文的第二章节,我们研究了中国仓鼠卵巢细胞（chinese hamster ovary cells,CHO-K1）ECL成像过程中光信号的变化情况。利用Ru（bpy）32+衍生物标记该细胞的质膜,在共反应物TPA存在的条件下记录单个细胞图像。结果表明ECL信号的损失与TPA氧化电流的降低有关。随后,通过对电极表面进行阴极再生处理,使TPA氧化强度恢复到近似初始状态,得到一系列光信号稳定的ECL图像。由此,建立了高稳定性的单细胞ECL成像分析,将为进一步推进ECL单细胞成像奠定基础。（3）单细胞ECL漂白成像:在论文的第三章节,我们首次研究了光漂白对ECL的影响。在Ru（bpy）32+衍生物标记CHO-K1细胞的质膜后,使用连续渐进照明的共聚焦模式,对固定细胞的选定区域进行光漂白,并记录其光致发光（photoluminescence,PL）图像与ECL图像。结果表明,PL模式中细胞膜被光漂白的区域在ECL成像时同样呈现了较低的光发射水平。ECL光信号下降与PL光信号损失之间存在线性相关,证明这是由CHO-K1细胞质膜上ECL标记物的光漂白造成的。这项新特性的发现,为进一步理解ECL基本原理提供了宝贵信息,并为单细胞ECL显微成像与光漂白技术相结合提供了新的机会。