细胞是生命体的最小结构和功能单位，细胞的生长、分裂、新陈代谢，都从一个侧面反应生命体的生命状态和健康程度。对单个细胞的研究不仅有利于解释细胞及生物体的生理活动，而且有利于研究疾病的发病与治疗机理。生化指标和理化性质是单细胞检测的重要研究对象，它可以揭示不同细胞在各种蛋白表达、pH值、温度、酶活性等方面的差异性，有利于疾病的早期诊断。　　环境温度参数是细胞生存、增殖的重要参数，环境温度的高低直接影响细胞新陈代谢的进程。反过来看，细胞的新陈代谢包含了物质代谢和能量代谢，细胞内的各种活动，包括原料组装成大分子，废弃物的产生和排放，遗传信息的传递，泵离子跨膜运输等，都必须获取和消耗能量。而能量在转移和转化的过程中，必然伴随着热能产生。这些热能的产生可能会改变细胞内环境温度。因此，单细胞温度测量可能为了解细胞内生化反应及生物过程提供新的研究手段。　　然而，细胞具有尺寸小、胞内组分复杂、被测组分含量很低、随外界环境(如溶液组分、温度、pH)而发生变化等特点。这些特点对单细胞操纵、环境控制及探测灵敏度等方面提出了很高的要求。因此，实现单个细胞内温度的测量，需要研究和开发与单个细胞尺寸相匹配、高灵敏度的温度传感器。目前世界范围内，测量单个细胞的温度还没有成熟的技术和仪器，一些研究还处于起步阶段。因此，本论文设计制作了基于热电偶原理的微纳测温探极，并用于检测细胞内的温度变化。　　论文第二章设计并制作了可以穿刺进入细胞内的微纳热电偶测温探极，其测温端尺寸可达亚微米级乃至纳米级。在第三章中，对微纳热电偶探极进行温度定标，以此建立电压信号与温度信号的函数关系。建立了单细胞测温系统，通过绝热屏蔽装置，将环境温度变化控制在0.15℃范围内；通过使用微纳热电偶探极的操控单元的可以精确控制探极的穿刺细胞，分辨率达到50nm，最大穿刺速度达360mm/s；通过对信号的采集处理，得到了较高的温度分辨率，达到0.06℃(时间分辨率为0.1s)和0.2℃(时间分辨率为0.001s)本论文第四章使用建立的细胞测温系统，在不同浓度、不同种类的抗癌药物作用下，对U251胶质瘤细胞内温度信号变化进行了初步研究，可能为抗癌药物筛选提供新的方法。　　论文的主要研究内容及取得的研究成果如下：　　1.设计单细胞测温探极结构　　基于适合细胞测温的原则设计探极结构：探极的尖端尺寸需尽量小，以便插入细胞内部，末端尺寸必须有利于探极的固定和信号的采集。因此，锥形作为测温探极的形状是较为合适的。根据热电偶测温的原理，两种不同材质的金属接触才能形成测温结。因此，在锥形结构的基础上，设计了同轴的三层结构，由内而外分别为探极的基极、介质层和外极。其中探极的基极为锥形，且只有尖端与外极连接，基极的其余部分被介质层所包覆，不与外极接触，基极与外极的接触部分形成微纳尺寸的测温结。　　2.成功制备微纳热电偶测温探极并对测温探极进行温度定标　　为了兼顾微纳热电偶探极的机械强度、热电动势和生物相容性，选择铂、钨和聚氨酯作为探极制备材料。使用了电化学腐蚀的方法制备了探极的基极，其尖端曲率半径小于200nm，锥角约为10°左右。通过微纳控制技术在基极外包裹介质层(裸露尖端)，通过控制实验条件，可得到表面光滑，界限清晰的介质层。利用直流溅射技术制备外极，制备膜厚约为100nm的Pt薄膜外极。通过以上步骤可稳定制备微纳热电偶测温探极，其测温端尺寸为亚微米级。　　使用一等标准水银温度计和高精度电压表对微纳热电偶探极进行温度定标，并通过通过曲线拟合，得到温度与热电动势的函数关系式和探极的Seebeck系数(4.6μV/℃至10.2μV/℃，分别为0℃和90℃时的值)。　　3.建立单细胞测温系统　　建立的单细胞测温系统主要包括绝热屏蔽箱、环境监测装置、荧光倒置显微镜、微纳热电偶探极的操控单元、微纳热电偶信号采集处理部分等。绝热屏蔽箱可以使箱内温度不受环境干扰，通过环境监测装置可以监测箱内环境的变化范围，使用微纳探极的操控单元和荧光显微镜可以实时观察和操控探极穿刺细胞，其操控分辨率达50nm，最大穿刺速度360mm/s。通过信号采集部分可以实时监测细胞内温度信号的变化，温度分辨率可达0.06℃。　　4.研究了不同浓度、不同种类的抗癌药物刺激下，单个细胞内温度信号变化　　使用了建立的单细胞测温系统对细胞内温度进行了研究。首先使细胞培养液和需加药物与环境温度达到热平衡后，将测温探极穿刺入细胞，在不同浓度、不同种类的抗癌药物(喜树碱、阿霉素和紫杉醇)作用下，研究了单个U251细胞内温度信号变化。实验得出初步结论，使用的几种浓度的喜树碱都可使U251细胞内温度升高，并伴随信号波动，而阿霉素和紫杉醇却没有使U251细胞内温度发生明显变化。