扫描离子电导显微镜( Scanning ion conductance microscopy, SICM ) 由 HANSMA PK 等 [1] 于1989 年提出 ,是一种用于样品高分辨率和非接触成像的显微镜技术。作为一种扫描探针显微镜技术 ,SICM 最初利用在玻璃移液管内的电极和本体溶液中的第 2 个电极之间流动的离子电流来产生表面敏感反馈信号 。表面的形貌可以通过在界面上横向扫描移液管来记录,其中离子电流的变化用于报告移液管尖端相对于表面的位置。随着跨学科研究界在仪器、探针设计和方法方面的稳步发展 ,SICM 已发展成为生物学、医学和材料科学在界面及电化学科学研究中的多功能工具 ,其在细胞表面生物过程和微纳结构三维成像及细胞电化学特征的研究逐年增加 。在细胞水平和亚细胞水平上的电化学分析有助于揭示被传统的基于群体的研究方法所掩盖的单个细胞特征[2-3] 。 电化学分析使用的电极可以达到亚微米级, 因此可以在一个非常小的区域内进行测量,从而得到关于单个细胞的局部信息[4-5] 。随着外源氧化物的加入,通过运用酶修饰、适配体连接及纳米颗粒自组装等生物方法于电化学检测领域,使得原本非电活性物质也能被精准捕捉[6-7] ,这极大地扩展了该技术的应用边界和表征潜力。 由于电化学分析可实现细胞活性变化的实时监测 ,为科学研究与应用开辟了更广阔前景。近年来 ,SICM 技术在细胞力学研究中亦取得进展 ,涉及细胞膜硬度与刚性、细胞骨架张力、细胞-基底粘附力及细胞在机械应力下的动态响应。细胞膜受机械刺激时产生形变 ,伴随局部电荷密度变化 ,可通过 SICM 差分电流模式实现精确定量。SICM 在纳米尺度揭示了细胞力学特性与功能间的复杂联系 ,为生物医学工程、组织工程及药物开发等领域提供了新工具与新思路。