調(diào)節(jié)pH值對于維持細(xì)胞環(huán)境中的健康平衡是至關(guān)重要的。在生物體系中，pH值變化可能是生物系統(tǒng)中疾病和功能障礙的結(jié)果。因而，pH的檢測是當(dāng)前生物醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)。在細(xì)胞水平上pH偏差的出現(xiàn)可能意味著異常反應(yīng)和疾病。例如，腫瘤細(xì)胞外的pH值相對于正常細(xì)胞偏酸性。這是由于癌細(xì)胞的代謝方式導(dǎo)致了乳酸的產(chǎn)生，增加了局部H+的活性。因此，監(jiān)測細(xì)胞外pH是至關(guān)重要的。

掃描電化學(xué)顯微鏡的超微電極尖端通過精密定位到感興趣的樣品表面，可以觀察到樣品表面局部電化學(xué)活性。掃描電化學(xué)顯微鏡已應(yīng)用于生物體系。例如，活細(xì)胞和固定化的生物分子（抗體、DNA片段）等。而電位法中的固態(tài)離子選擇性電極具有操作簡單，不會改變?nèi)芤旱某煞值葍?yōu)點(diǎn)得到廣泛關(guān)注。

利用固態(tài)離子選擇性電極作為掃描電化學(xué)顯微鏡的探針，可以檢測H+、堿金屬和堿土金屬離子等。因此，掃描電化學(xué)顯微鏡為檢測細(xì)胞外pH提供了有用的工具。

本論文通過制備掃描電化學(xué)顯微鏡探針并利用掃描電化學(xué)顯微鏡電位法，實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞外pH的監(jiān)測。本論文的研究內(nèi)容分為四章，具體內(nèi)容如下:

第一章緒論本章先介紹了掃描電化學(xué)顯微鏡的基本原理、工作模式和應(yīng)用。然后介紹了細(xì)胞外pH的檢測方法和電刺激對于細(xì)胞的影響。最后提出了本論文的研究意義和目的。

第二章掃描電化學(xué)顯微鏡電位法中的聚苯胺固態(tài)pH選擇性微電極探針的制備在這一章中，制備了以鉑微電極為基質(zhì)的聚苯胺固態(tài)pH選擇性微電極，并把該pH選擇性微電極用作掃描電化學(xué)顯微鏡探針，用于監(jiān)測溶液的pH。pH選擇性微電極通過在含有苯胺的鹽酸溶液中以-0.1+0.9V的電位循環(huán)沉積聚苯胺薄膜而得到的。聚苯胺薄膜的制備、穩(wěn)定性和可逆性被表征和優(yōu)化。該pH選擇性微電極與Ag/AgCl參比電極之間的電動勢信號至少在pH為4.00～8.00范圍內(nèi)呈線性響應(yīng)，斜率為53.0±0.4 mV/pH，具有良好的可逆性，響應(yīng)時間為10s，持續(xù)3 h的測定電位漂移為1.13%，可用于檢測溶液的pH。

第三章掃描電化學(xué)顯微鏡雙電極探針的制備以及對細(xì)胞外pH實(shí)時測定的應(yīng)用在本章中，我們研究了一種制備雙電極作為掃描電化學(xué)顯微鏡探針的方法。雙電極是通過封裝法將金/鉑絲密封在拉制的硼硅酸玻璃管，并通過循環(huán)伏安法、掃描電子顯微鏡技術(shù)等方法驗(yàn)證了該雙電極的成功制備。將聚苯胺薄膜修飾在雙電極中的鉑微電極上用以制備pH選擇性微電極并應(yīng)用于監(jiān)測細(xì)胞人包皮成纖維細(xì)胞HFF和乳腺癌細(xì)胞MCF-7的細(xì)胞外pH（pHe）。雙電極中的金微電極通過逼近曲線來確定雙電極與細(xì)胞之間的距離，雙電極的pH選擇性微電極利用電位法實(shí)現(xiàn)pH測定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)了人包皮成纖維細(xì)胞的pHe高于乳腺癌細(xì)胞的pHe，這可能是因?yàn)檎＜?xì)胞和癌細(xì)胞代謝方式的不同。該研究方法為研究pHe提供了新的思路。

第四章利用掃描電化學(xué)顯微鏡電位法監(jiān)測電刺激后細(xì)胞外pH的變化在本章中，雙電極作為掃描電化學(xué)顯微鏡探針并利用掃描電化學(xué)顯微鏡電位法監(jiān)測電刺激細(xì)胞之后的細(xì)胞外pH（pHe）的變化。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著雙電極離細(xì)胞的距離的減少，pHe也在減少。并隨著刺激電位的增大和刺激時間的增加，pHe逐漸減少。

通過鈣黃綠素-AM和碘化丙啶的熒光染色結(jié)果驗(yàn)證了這種現(xiàn)象是由于電刺激細(xì)胞使得細(xì)胞膜通透性變大的原因。比較了三種不同細(xì)胞在電刺激之后的pHe的大小，得到了pHe的比較順序?yàn)镸CF-7&lt；HFF&lt；Hela。為細(xì)胞在電刺激狀態(tài)下，監(jiān)測不同距離下的pHe提供了重要的技術(shù)支持。