癌症是当今最常见的发病和死亡原因之一，寻找有效的癌症早期诊断方法和治疗手段是医学界的研究热点。癌细胞是癌症的病源，并且对肿瘤细胞表面肿瘤标志物的检测是癌症诊断的重要指标。近些年，原子力显微镜(atomic force microscopy，AFM)技术已经不仅仅局限于在空气条件下对样品进行高分辨率的表面形貌扫描成像。不断发展的力学技术和成像方法，以及多种多样的AFM探针修饰方法，使AFM在液体环境下对生物样品的高分辨率表面成像（纳米级别）和超灵敏力学检测（皮牛级别）方面具有独特的优势。在本论文中，我们将应用AFM对肿瘤标志物以及肿瘤细胞进行研究。主要内容如下:　　1.上皮细胞黏附分子与其DNA适配体的相互作用研究　　上皮细胞黏附分子(EpCAM)在许多上皮起源的肿瘤细胞中特异性过表达，因此EpCAM分子的表达水平可以作为上皮源性肿瘤的重要标志。我们利用单分子力谱技术在单分子水平上研究了适配体SYL3C和EpCAM之间的相互作用。通过研究最可几解离力与载入速率的关系，获得了EpCAM与SYL3C相互作用的动力学。此外，我们还研究了Mg2+对适配体SYL3C识别EpCAM能力的影响。这些工作为我们了解适配体对EpCAM的结合机制提供了有意义的信息。EpCAM作为上皮源性肿瘤诊断和治疗的靶向蛋白，适配体可以替代抗体应用于临床医学领域，因此这项工作的研究结果将有助于开发新型的基于EpCAM的靶向癌症诊断，治疗和预后手段。　　2.利用原子力显微镜定位粘蛋白1和DNA适配体的相互作用位点　　粘蛋白1(MUC1)在肿瘤组织的异常表达使其成为肿瘤靶向给药研究中的一个独特靶标。应用AFM技术，我们定位识别了肿瘤标志物MUC1与其aptamer的特异性相互作用位点分布。与此同时，我们还研究了MUC1与其aptamer的特异性相互作用力。我们应用单分子力谱技术通过研究最可几解离力与载入速率的关系，获得了MUC1与其aptamer相互作用的动力学信息。这项工作提供了一个无需标记、在纳米尺度上定位肿瘤细胞靶向蛋白的可实施性方案。有利于我们更深入地研究肿瘤标志物在癌细胞中的表达水平、分布和聚集情况以进行肿瘤的早期诊断和治疗。　　3.转化生长因子-β1对T24活细胞形貌和力学性能的影响　　上皮细胞间质化(Epithelial-mesenchymal transition，EMT)是指具有粘附特性的上皮细胞转换成为具有活动能力的间质细胞的过程。转化生长因子-β1(TGF-β1)是EMT的一个重要启动因子，可促进细胞EMT的进程，导致细胞形态，结构和力学性能发生改变。我们基于AFM技术研究TGF-β1诱导的EMT过程对人膀胱癌活细胞(T24)细胞形貌和杨氏模量的影响。我们获得了T24表面形貌以及其杨氏模量的的高分辨图，可以清晰的看到在TGF-β1刺激下诱导形成的F-肌动蛋白结构，并发现T24活细胞TGF-β1刺激下其杨氏模量的增加与其形貌的改变有很大关联性。此外，我们通过免疫荧光共聚焦显微镜表征了TGF-β1对T24活细胞细胞骨架结构的影响。结果表明TGF-β1诱导T24细胞EMT的发生，促进了F-肌动蛋白含量的增加，导致其细胞骨架发生了重排，从而引起了细胞力学性能的变化。细胞的形态、结构、以及力学特性的改变与疾病的发生、发展有着十分紧密的联系，我们的工作对在细胞和分子层面研究细胞的病变机理具有重要意义。