生物體內(nèi)的許多過程都與細(xì)胞膜的彈性性質(zhì)和電結(jié)構(gòu)有關(guān)，例如紅細(xì)胞的變形性，細(xì)胞的內(nèi)吞、外排，細(xì)胞的融合與分裂等。為了更深入地了解細(xì)胞膜在這些過程中所起的作用，實(shí)驗(yàn)方面都開展了大量的研究工作，H.J.B$tt實(shí)驗(yàn)組利用細(xì)胞膜的簡化模型-磷脂雙層膜進(jìn)行了原子力顯微鏡觀測實(shí)驗(yàn)，得到了很多關(guān)于磷脂雙層膜微力學(xué)方面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但沒有具體的理論分析，本文主要是從理論角度揭示一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的物理機(jī)制。

afm原子力顯微鏡與生物膜相互作用的實(shí)驗(yàn)是在室溫條件下，150mM的NaCl和5mM的KH2PO4的緩沖液中進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)采用三種不同的作用方式：
①只在襯底云母片上吸附磷脂雙層膜，然后原子力顯微鏡探針逐漸向磷脂雙層膜靠近，得到只發(fā)生一次跳躍的力譜A，B，C；

②襯底云母片上和afm原子力顯微鏡尖部都吸附磷脂雙層膜，在原子力顯微鏡向磷脂雙層膜靠近的過程中得到發(fā)生兩次跳躍的力譜D，E，F(xiàn)；
③只在afm原子力顯微鏡尖部吸附磷脂雙層膜，也得到只有一次跳躍的力譜。并采用三種不同的磷脂分子重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，A，D，G利用的是磷脂分子DOPC，B，E，H利用的是DOPS，C，F(xiàn)，I利用的是DOTAP。力譜中的跳躍是由原子力顯微鏡探針貫穿磷脂雙層膜引起的。

同時(shí)發(fā)現(xiàn)在降低緩沖溶液中離子濃度時(shí)，afm原子力顯微鏡能在距云母片上的磷脂雙層膜很遠(yuǎn)的位置感受到力的作用。

在磷脂雙層膜表面的電雙層結(jié)構(gòu)中，原子力顯微鏡和磷脂雙層膜相互作用力譜中的非線性部分是由靜電力引起的。由于磷脂雙層膜是細(xì)胞膜很好的簡化模型，因此在afm原子力顯微鏡和云母片上都吸附磷脂雙層膜的情況下，它們之間的相互作用能夠反映細(xì)胞黏附和融合過程相關(guān)性質(zhì)；同時(shí)該實(shí)驗(yàn)也提出了挑戰(zhàn)，即進(jìn)一步解釋力譜曲線的物理內(nèi)涵。