調節pH值對于維持細胞環境中的健康平衡是至關重要的。在生物體系中，pH值變化可能是生物系統中疾病和功能障礙的結果。因而，pH的檢測是當前生物醫學研究的熱點。在細胞水平上pH偏差的出現可能意味著異常反應和疾病。例如，腫瘤細胞外的pH值相對于正常細胞偏酸性。這是由于癌細胞的代謝方式導致了乳酸的產生，增加了局部H+的活性。因此，監測細胞外pH是至關重要的。

掃描電化學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活性。掃描電化學顯微鏡已應用于生物體系。例如，活細胞和固定化的生物分子（抗體、DNA片段）等。而電位法中的固態離子選擇性電極具有操作簡單，不會改變溶液的成分等優點得到廣泛關注。

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

本論文通過制備掃描電化學顯微鏡探針并利用掃描電化學顯微鏡電位法，實現對細胞外pH的監測。本論文的研究內容分為四章，具體內容如下:

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

第二章掃描電化學顯微鏡電位法中的聚苯胺固態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的聚苯胺固態pH選擇性微電極，并把該pH選擇性微電極用作掃描電化學顯微鏡探針，用于監測溶液的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的電位循環沉積聚苯胺薄膜而得到的。聚苯胺薄膜的制備、穩定性和可逆性被表征和優化。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范圍內呈線性響應，斜率為53.0±0.4 mV/pH，具有良好的可逆性，響應時間為10s，持續3 h的測定電位漂移為1.13%，可用于檢測溶液的pH。

第三章掃描電化學顯微鏡雙電極探針的制備以及對細胞外pH實時測定的應用在本章中，我們研究了一種制備雙電極作為掃描電化學顯微鏡探針的方法。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，并通過循環伏安法、掃描電子顯微鏡技術等方法驗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選擇性微電極并應用于監測細胞人包皮成纖維細胞HFF和乳腺癌細胞MCF-7的細胞外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胞之間的距離，雙電極的pH選擇性微電極利用電位法實現pH測定。結果發現了人包皮成纖維細胞的pHe高于乳腺癌細胞的pHe，這可能是因為正常細胞和癌細胞代謝方式的不同。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顯微鏡電位法監測電刺激后細胞外pH的變化在本章中，雙電極作為掃描電化學顯微鏡探針并利用掃描電化學顯微鏡電位法監測電刺激細胞之后的細胞外pH（pHe）的變化。實驗發現隨著雙電極離細胞的距離的減少，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果驗證了這種現象是由于電刺激細胞使得細胞膜通透性變大的原因。比較了三種不同細胞在電刺激之后的pHe的大小，得到了pHe的比較順序為MCF-7&lt；HFF&lt；Hela。為細胞在電刺激狀態下，監測不同距離下的pHe提供了重要的技術支持。