原子力显微镜（AFM）是细胞生物学领域的新兴探测技术,而干细胞的研究又是本世纪生命科学领域的前沿,本文将以上两者相结合,利用AFM去发现和探讨一些用其它技术无法或还未涉及的细胞生物学现象和理论。 本文利用AFM观察人骨髓CD34⁺造血干细胞的膜表面超微结构,对比正常人与急性骨髓性白血病患者CD34⁺造血干细胞膜表面超微结构的形态学差异。我们通过AFM附带软件IP2.1的线分析及面分析功能,得到正常人与白血病患者CD34⁺造血干细胞膜表面结构的几何参数,经比较,白血病患者CD34⁺造血干细胞的高低差R_p-v、均方根粗糙度R_rms、平均粗糙度R_a、平均高度（?）四个几何参数值均显著大于正常人。通过比较不同来源的CD34⁺造血干细胞的膜表面超微结构,及其膜表面特征几何参数,为临床白血病的快速诊断、HSCT移植物筛选和预后提供重要参考。 为研究胚胎干细胞（ES cell）在体外细胞因子的调控下定向分化的过程中膜表面形态学的变化及其对应的生物学意义,本文选用小鼠胚胎干细胞,添加肝细胞生长因子（HGF）、表皮生长因子（EGF）作定向诱导分化,利用AFM追踪观察培养各阶段细胞膜表面形态变化,并结合免疫细胞化学（ICC）、流式细胞仪、RT-PCR、透射电镜等生物学检测手段,首次证实胚胎干细胞体外定向诱导生成肝实质细胞的过程中存在着肝卵圆细胞这个中间分化阶段。HGF和EGF能显著性诱导胚胎干细胞源性肝卵圆细胞的生成。通过不同分化阶段细胞膜表面结构各个几何参数的比较,发现肝卵圆细胞膜表面粗糙度显著降低,单位扫描面积内颗粒数目下降,提示卵圆细胞膜表面受体数目的减少。AFM可视化单位面积内膜表面受体含量的变化,直观地反映了从全能干细胞到定向干细胞再到肝实质细胞这一过程膜表面形态的动态变化,拓展了干细胞研究的手段,有助于细胞生物学理论和技术的发展。 此外,通过超薄切片、分区域扫描和计算机软件分析等技术,本研究初步解决了AFM在细胞生物学应用中的两大难题——样品内部结构的不可获得性和样品扫描范围的限制性。