单细胞分析能够获得传统生物学方法所无法获得的信息。人们已经发展出多种单细胞分析手段,如毛细管电泳、微流控芯片、荧光显微镜、共焦显微镜、扫描探针显微镜等。作为探究微观界面手段的一种,扫描电化学显微镜(SECM)对研究微小形貌和界面过程具有独特的优势。扫描电化学显微镜的核心元器件超微电极具有极高的时空分辨率和灵敏度,可对微观形貌进行清晰成像,并检测局部微观区域中的微量电化学活性物种。在扫描过程中探针不需碰触被成像的底物,特别适合对柔软样品进行长时间非破坏性的扫描。近年来人们开始将扫描电化学显微镜向单细胞分析领域发展,已有研究结果表明扫描电化学显微镜在研究细胞的形貌、氧化还原活性、细胞膜上活性位以及跨细胞膜的物质传递方面具有优越的性能。本论文将扫描电化学显微镜应用于单个癌细胞的分析中,利用癌细胞自身释放的活性氧物种(ROS)作为氧化还原活性媒介,运用不同的SECM运行模式,对人膀胱癌细胞(T24)的形貌、ROS释放规律、细胞膜的渗透性以及T24细胞与抗癌药物、生物活性化学制剂的相互作用进行了分析,主要研究内容为：1.用直径5μm的铂超微电极在负电位下还原ROS得到了T24细胞的SECM图像。ROS在T24细胞表面的覆盖导致T24细胞上方测得的电流高于背景电流,所得图像反映ROS在T24细胞周围的空间分布。并在生理条件下用超微电极电化学确定了主要细胞外活性氧物种的还原电位。2.延时性SECM对T24细胞外ROS进行长时间连续监控式成像,揭示T24细胞外ROS的空间分布随时间的变化规律,运用功能扩展的SECM纵深扫描技术对T24细胞外氧和过氧化氢的浓度进行了定量分析。发现T24细胞外ROS在生理条件下呈周期性变化,并定义一个ROS释放周期中包含一个活动期(释放ROS)和一个休眠期(不释放ROS)。这样的现象和规律用其他分析方法是不可能获得的,SECM能够为我们提供崭新的视角,更加全面地去了解癌细胞的生理活动特性。3.延时性SECM成像观察顺氯氨铂对于T24细胞外ROS释放周期的影响,利用SECM纵深扫描技术对细胞凋亡时期细胞外ROS浓度进行定量,发现顺氯氨铂能够显著缩短T24细胞ROS释放周期,且在凋亡早期T24细胞外ROS的浓度比正常T24细胞高。说明在SECM中利用ROS作为指示分子可以有效地检测出癌细胞与抗癌药物之间的相互作用,经过进一步发展,这种方法有可能为新型抗癌药物筛选方法提供新的依据。4.T24细胞ROS释放周期中的休眠期可长达5 h,在这段期间利用溶液中的溶解氧作为氧化还原活性媒介通过延时性SECM成像法捕捉到了T24细胞的动态形貌。观察到了细胞膜和细胞体积的逐步变化过程和局部变化细节。尽管这种方法受到了细胞外ROS释放周期状态的制约,无法广泛应用,但所观察到的现象是利用其它方法所无法实现的,且在实验中没有引入任何外加氧化还原活性媒介,将外加化学物质对系统的影响降到了最低。5.用二茂铁甲醇作为氧化还原活性媒介,对顺氯氨铂透化单活T24细胞的过程进行了定量分析。突破了传统SECM研究细胞膜渗透性的单一方法,引入了延时SECM纵深扫描法,实时监测细胞的形貌和细胞膜渗透性,除了能够得到顺氯氨铂改变T24细胞膜渗透性的结果,还可以观察其改变过程。分析结果表明顺氯氨铂的加入能够在5 min内实现对T24细胞膜的透化。细胞膜渗透性对药物的反应十分灵敏且变化明显,用SECM法可以简便地对细胞膜渗透性进行定量,因此在进一步研究的基础上这一方法有可能成为新型抗癌药物筛选方法的技术支撑。6.运用多种SECM运行方式对T24细胞对生物活性刺激物的瞬间反应从多个角度进行了全面的分析,包括细胞形貌、细胞外ROS的释放和细胞膜渗透性的改变。并以时间为主线总结出了T24细胞对1-佛波醇-12-豆蔻酸酯-13-乙酸酯刺激的一系列瞬间反应,证明了SECM是一种分析癌细胞与外加化学制剂之间相互作用的有力手段。