組織工程學是近年來興起的一門多學科交叉的前沿科學，細胞和支架是其中最重要、研究最為廣泛的兩個部分，細胞提供生物功能，支架提供細胞生長的平臺，而組織的構建不僅要考慮支架的宏觀機構、細胞水平的表面微結構，還應考慮亞細胞水平的納米結構及皮牛頓級的細胞、分子間作用力。前兩個結構層次已有很多的研究和制備方法，而對納米層次的了解尚不充分，結構控制的方法也有限。納米技術使得亞細胞水平的器件構建成為可能，納米技術在組織工程中的應用成為一個新的不斷發展的領域。作為納米檢測、納米操縱的重要手段，表面形態、力學信息檢測的新型工具，原子力顯微鏡(A—tomicforcemicroscopy，AFM)在組織工程學中發揮著越來越重要的作用。

近十幾年來，支架材料的研究熱點之一是材料的表面結構對種子細胞的影響_，研究者希望深入了解特征的表面形態如何誘導細胞的形態變化、細胞的黏附、遷移、生長、凋亡、基因的調控以及組織的構建。Affrossman等[3系統研究了聚苯乙烯／溴代聚苯乙烯(PS／PBrxS)的成膜情況，用AFM觀察發現，在適當條件下該混合體系可形成具有特征納米級表面結構的薄膜。這種高聚物分層法(PolymerDemixing)制成的薄膜表面為單一PS組分，特征的納米級島狀結構高度可調控，特別適用于研究不同高度的納米表面結構對細胞生長的影響。對成纖維細胞的研究結果顯示，細胞對材料表面島狀結構敏感，細胞形態、黏附、遷移、細胞外基質形成有關的基因隨島狀結構的高度發生變化。培養一周后的內皮細胞形態、分布與體內形成脈管組織過程中的形態相似，預示島狀結構本身就能起到與細胞外基質相似的生理誘導作用lg。上述方法形成的納米結構形態不規則，Yamamoto等[1婦用AFM研究了纖連蛋白(Fn)在蜂巢狀的規整薄膜上的吸附。結果顯示Fn圍繞孔的邊緣吸附，形成圓環狀結構，而相同物質的平整薄膜上Fn形成相互連接的纖維狀結構，說明吸附Fn的結構與基底的表面結構有關。進一步的內皮細胞和心肌細胞培養結果顯示，兩種細胞在蜂巢狀薄膜上形成的黏著斑均ff1Fn的吸附結構決定，表明蜂巢狀薄膜介導的生物學響應與平整薄膜不同。了解細胞外基質納米級的拓撲結構以及細胞外基質與生物材料相互作用的關系對構建組織工程化人工細胞外基質有著重要的指導作用。重要的細胞外基質蛋白I型膠原具有特殊的纖維結構，其形成與溶液濃度、溶液成分、基底的表面結構、化學成分等多種因素有關，Woodcock等用AFM對I型膠原和Ⅲ型膠原在不同高分子基底上的結構和吸附研究發現I型膠原在聚苯乙烯(PS)上比在一系列的聚甲基丙烯酸酯(PMA)上的吸附更強，而聚甲基丙烯酸酯側鏈的長度又影響膠原形成的分枝狀纖維的長度，說明聚合物的官能團、表面成分和表面形貌具有介導膠原蛋白吸附的作用。Elliott等u采用端基為COOH一、NH。一和OH一的硫代烷烴制成均勻的單層膜為組裝形成膠原纖維的基底，研究顯示膠原纖維超級結構的形成依賴于基底的化學組成，粗膠原纖維只在接觸角大于83。的表面上生成，當接觸角小于63。時粗膠原纖維不能形成。深入了解蛋白一材料吸附規律，對仿生材料制備有很好的指導作用。

AFM不僅是納米結構檢測的有效手段，其納米級的針尖和精密的壓電控制系統使其成為納米操控和制作的有力工具，經適當的方法控制探針的作用力和移動軌跡，可用于“書寫”納米級的圖案，這一技術被稱為掃描探針刻蝕(SPL)。Acunto等口利用溶劑揮發效應，采用相對較低的力(2～2OnN)，應用AFM探針一次掃描成型，分別在聚己內酯(PCL)和聚乙烯基對苯二甲酸酯(PET)薄膜上誘導產生穩定的條紋狀納米圖形，通過調整施加力的大小、掃描速度、角度，可改變形成圖形高度、周期性和取向。