原子力显微镜(Atomic Force Microscopy, AFM)作为一种分辨率极高的表面信息分析工具，已经成为微纳米加工与生物医学交叉领域中很好的研究工具。能够实现生理条件下细胞表面的微结构观测，进行表面力学性能分析，完成表面微切削。本文建立了癌细胞受到探针压痕作用时的力学模型，对细胞表面机械特性变化规律进行了理论分析，并进行了机械特性和微切削的实验研究。首先，制作搭建适用AFM的暖风装置，消除建立液态环境之后，AFM取景器、夹持器和探针上产生的液珠。安装加热平台，连接冷却循环系统，使细胞的液下检测环境温度保持37℃恒定。初步得到正常细胞和癌细胞的表面微观形貌、粘附力和弹性模量。结果表明正常细胞的弹性模量偏大，粘附性偏小。其次，把得到的细胞粘附特性和弹性模量作为已知量，利用ABAQUS有限元分析软件平台，建立三维细胞模型，模拟探针对细胞压痕过程中的作用力，得到在不同针尖半径探针作用下的细胞内部各接触面的应力分布和变形情况；同时建立细胞受到针尖作用时的弹簧振子数学模型，得到细胞表面弹性模量和粘度等因素对响应振幅、最大作用力、最大粘附力和最大压应力的影响规律。最后，利用模型仿真得到的探针与细胞作用力情况，设定微切削细胞时的扫描检测电压和加载电压，得到正常肝细胞与肝癌细胞的微切削图像和加载电压与加工深度的关系，同时得到各加载力作用下细胞切削层粘附特性的变化。结果表明相同的加载力下正常细胞的切削深度偏大。