本文基于原子力显微术(Atomic force microscopy, AFM),利用电化学、荧光半导体量子点(Quantum dots, QDs)标记、透射电子显微镜(Transmission electronic microscope, TEM),共聚焦显微镜与流式细胞术等进行与生物分子的结构与功能相关的免疫识别研究。本文利用转铁蛋白抗血清(anti-transferrin serum,anti-Tf)免疫传感器的纳米尺寸和电化学分析阐明了对脱铁转铁蛋白(apo-transferrin,apo-Tf)和含铁转铁蛋白(holo-transferrin,holo-Tf)响应的anti-Tf免疫传感界面的纳米结构与分子亲和力。本文发现,anti-Tf免疫传感器的电化学响应和生物传感功能与AFM下的免疫传感界面纳米结构与分子亲和力特异性是比较吻合的。本文提出用“分子构建学(Molecular architecture)”以特异性标记和识别细胞表面分子的概念并同时应用TEM、共聚焦显微镜和AFM在K562细胞上验证了“分子构建学”在标记和识别细胞表面分子时的特异性和适用性。AFM结果证实,“分子构建学”可以清楚地定位K562细胞表面纤维粘连蛋白受体(Fibronectin receptor)。与传统荧光标记相比,“分子构建学”对标记所需配体的荧光特性并没有严格的限制,因此“分子构建学”有更好的配体多样性。本文借助没有配体耦联的QDs和跟配体耦联的QDs,应用AFM、共聚焦显微镜和流式细胞术,证实了细胞可以在表面受体介导下对纳米粒子实现特异性吞噬。细胞在吞噬过程中将出现与其表面受体分子功能相关的纳米结构响应。本文表明受体介导吞噬QDs的细胞荧光强度变化随着时间增加是一个近似线性的过程,这与早前报导的一种细胞对Tf吞噬的机制是比较一致的。本文在一定程度上实现了对细胞表面受体分子功能的AFM直接可视化,为实现在纳米水平上研究细胞表面分子功能识别提供了一定的依据。结果也表明AFM和QDs组合应用将成为细胞表面分子识别的有力工具。