AFM以其独特的优势（纳米级的空间分辨率、皮牛级力灵敏度、免标记、可在溶液环境下工作）被广泛应用于生物研究。AFM不仅可以在近生理环境下对生物被膜表面超微形貌进行可视化表征，还可以通过纳米压痕对生物被膜的机械特性（弹性和粘性）进行定量测量，利用AFM单细胞和单分子力谱技术可以获得生物被膜形成过程中细胞-细胞和细胞-基底之间的相互作用力，为生物被膜的实时原位系统研究提供了可行性。
AFM在生物质膜中的应用
对于细菌样品，目前最常用的AFM模式是轻敲模式，特别是生物被膜成像、膜表面大分子高分辨率原位成像，轻敲模式横向剪切力小且有助于获得高分辨率图像。
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图1：不同时间尺度下S.mutans初期生物被膜的AFM成像(（弹性系：40N/m，共振频率：300kHz，曲率半径：8nm）
由于大部分情况下仅从AFM图像难以辨识出细胞精细结构，因此大多需要借助特定化学或生物分子修饰的AFM探针，利用生物大分子之间特异性的抗原-抗体作用对细胞表面特定生物分子的分布、结构和机械特性进行研究。
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图2：活细胞表面的分子识别位点成像
利用AFM可研究养分对生物被膜形成的影响，纳米压痕（AD-150-NM，弹性系数：150N/m，共振频率：500kHz，曲率半径：<15nm）的结果显示，探针和生物被膜表面的粘性随培养时间的延长而逐渐增加，表明随着生物被膜的成熟，细胞开始释放胞外聚合物并在生物被膜表面积累。
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