细胞通过它们的外表面感应外界环境。因此，细胞外表面在活细胞的生理过程中发挥着基本又至关重要的作用。近些年，原子力显微镜技术(atomic forcemicroscopy，AFM)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方面。不断发展的力学检测技术和成像方法，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AFM技术应用到肿瘤细胞表面性质的扫描与检测中，包括在单分子水平上探测生物分子间的相互作用力，识别和定位目标受体分子在细胞表面的分布情况，以及在单细胞水平上探测细胞表面弹性的变化情况。获得的主要实验结果如下:　　1、融合蛋白LHRH-PE40的受体结合特性的单分子力谱研究　　我们采用基于AFM的单分子识别力谱技术(Single molecular recognition forcespectroscopy, SMFS)研究了融合蛋白LHRH-PE40对HeLa细胞表面表达的LHRH-R分子的特异性识别与结合能力。实验结果表明，融合蛋白LHRH-PE40分子中的导向部分LHRH完全保留了其单体状态时的对LHRH-R的特异性识别能力。通过比较LHRH-PE40/LHRH-R复合物与LHRH/LHRH-R复合物的解离动力学参数，我们发现，被连接到PE40上之后，导向部分LHRH的构象变得更加稳定，更加有利于与LHRH-R的稳定结合。这些结果表明融合蛋白LHRH-PE40可以作为待选的靶向药物，用于针对有LHRH-R过量表达的恶性肿瘤组织的靶向治疗。同时，我们的研究工作在单分子水平上直接检测待选药物分子与靶标分子之间的作用力大小和解离过程动力学，可以为靶向药物设计者在新药的设计与筛选过程中提供有意义的定量信息。　　2、定位GnRH-Rs在T24细胞表面的纳米尺度分布情况　　我们应用基于AFM的分子识别成像技术(topography and simultaneousrecognition imaging，TREC)成功获得了靶向给药的靶标，GnRH-R分子，在人膀胱癌细胞T24表面的分布和定位图像。GnRH-R分子在T24细胞表面分布不均匀，呈大小不等的微区。这些微区的线性直径在～4nm到～370 nm的范围内变化。单个GnRH-R分子也被检测到。这些实验结果丰富了我们对于GnRH-Rs在T24细胞表面分布和聚集状态的理解和认识，为以GnRH-R为靶标的靶向药物设计提供了有用信息。　　3、表皮生长因子受体与其配体的单分子行为研究　　我们采用基于AFM的SMFS技术在单分子水平上研究了两种天然配体EGF和TGF-α对T24细胞表面的EGFR的结合能力。利用胡克定律，我们在单分子水平上获得了配体/EGFR分子复合物解离开所需的解离力的大小。改变载入速率，遵照贝尔-伊万模型，我们推算出了EGF/EGFR分子复合物和TGF-α/EGFR分子复合物的解离过程动力学参数。实验结果表明，在pH7.4的生理条件下，配体EGF和TGF-α对细胞表面的EGFR分子有相似的亲和力。这些研究结果在单分子水平上丰富了我们对EGFR与其配体的结合性质的理解，同时为研发新的针对EGFR的肿瘤抑制剂提供了有价值的信息。并且，本研究工作从分子能垒角度分析了配体/EGFR的解离过程，获得了相应的动力学参数，再次显示了SMFS技术在细胞表面原位研究分子间相互作用方面的独特优势。　　4、免疫毒素LHRH-PE40对HeLa细胞的机械硬度的影响　　我们利用基于AFM的力谱技术在单细胞水平上研究了免疫毒素LHRH-PE40对HeLa细胞的机械硬度的影响。实验结果表明，经LHRH-PE40处理过的HeLa细胞，在凋亡的过程中，细胞硬度会逐步增加。基于荧光实验的结果，我们认为HeLa细胞硬度的增加与细胞内微丝骨架的重组聚集有一定的关系。这些实验结果为全面掌握LHRH-PE40的药用效果和作用机理提供了重要信息。