飞秒激光的超短脉冲持续时间和超强峰值功率的特点使其成为三维微纳加工与处理的理想工具,高精度三维微纳技术的应用无疑可以极大的促进信息技术、生物技术、微机电系统等的发展。因此,本课题建立了飞秒激光微纳米加工实验系统,在此基础上实现了对固体材料表面改性和在活体生物细胞核内的微纳米手术。最后,采用该实验系统研究了飞秒激光对嗅鞘细胞突起和衣藻细胞鞭毛的手术。该项目研究微纳尺度科学问题,对微纳加工和单细胞科学研究的发展具有一定意义。首先,建立了飞秒激光微纳米加工实验系统,它是一项集超快激光技术、显微镜技术、高精度三维扫描技术和计算机控制技术于一体的新型技术。该系统主要由三部分组成:Integra-C型多级钛宝石放大发生系统、光路传输系统和三维精密微加工工作台与控制系统。随后对该系统的工作原理和工作过程进行了介绍。实验研究了飞秒激光对玻璃表面微沟槽的制造,理论分析并实验证明了实验参数的选择对加工效果的影响。在光滑的玻璃表面和具有微沟槽结构的玻璃表面进行嗅鞘细胞的培养,观察到微沟槽结构会影响细胞的生长方向。然后用该实验系统对绿色荧光蛋白标记组蛋白的海拉细胞核进行手术,实现了约300nm的手术分辨率,研究了细胞核的微损对细胞活性的影响。采用飞秒激光微纳米加工实验系统研究了激光功率和扫描速度对嗅鞘细胞突起手术效果的影响。实验发现飞秒激光对嗅鞘细胞突起的手术可以引发细胞内钙波的形成,通过实验推断出冲击波产生的机械力和激光诱导的骨架解聚可能是飞秒激光突起手术诱导产生钙波的两个关键因素。探讨了飞秒激光嗅鞘细胞突起的手术对其活性的影响,探讨钙波在该过程中所起到的作用。最后,采用紧聚焦的飞秒激光对衣藻鞭毛进行微纳米手术,在一定的激光功率下,发现几乎所有的鞭毛都会因为激光的刺激在鞭毛过渡区发生断失,初步探讨这一现象生成的原因,随后,我们观察到手术后的衣藻仍然保持其活性,同时鞭毛得到了再生。