原子力显微镜在生物工程领域中的应用非常广泛，以下是对其应用的详细介绍：
一、细胞及亚细胞结构研究
AFM原子力显微镜不仅能够提供超光学极限的细胞结构图像，还能够探测细胞的微机械特性。它能够对固定的活细胞和亚细胞结构进行深入研究，这些研究获得了有关细胞器的构造、细胞膜和细胞骨架等更详细的信息。同时，将细胞固定在基底上再进行原子力显微镜观察，还可以得到层状脂肪物、微端丝和微绒毛等特征。
在液态环境中应用AFM原子力显微镜技术对标本进行检测具有更大的优越性。例如，在Willner等人的研究中，利用原子力显微镜技术在15~85℃的温度范围内对DNA进行了研究，发现并记录了DNA片段的运动轨迹。此外，AFM原子力显微镜还能够观察生物分子、细胞、组织等的形貌和力学性质，研究生物分子的结构和功能。
二、分子间相互作用研究
原子力显微镜具有测量生物大分子间（如受体和配体）相互作用力的能力。由于AFM原子力显微镜理论上能感应极微小的力（如10^-14N的作用力），并能感应极小的位移（如0.01nm），因此它可以被用于研究互补的DNA链间、细胞粘附分子间及配体-受体间的相互作用力。这种能力使得原子力显微镜成为研究分子间相互作用的有力工具。
三、生物分子和细胞力学性质研究
AFM原子力显微镜可以测量样品表面的力学性质，如弹性模量、硬度等，这对于研究材料的力学性能非常重要。在生物工程领域，利用原子力显微镜可以测量生物分子和细胞的力学性质，如细胞的弹性、粘附力等。这些信息有助于了解细胞的结构和功能之间的关系，以及细胞在生理和病理条件下的变化。
四、生物分子和细胞成像
AFM原子力显微镜的高分辨率成像能力使得它能够对生物分子和细胞进行高精度的成像。这种成像技术不仅可以提供细胞及亚细胞结构的详细形貌信息，还可以观察生物分子的结构和功能。例如，原子力显微镜已经用于观察RNA聚合酶沿着DNA滑动的过程，以及转录过程中RNA链的合成。这些研究有助于深入了解生物分子的功能和细胞的生命活动。
五、纳米加工和纳米制造
在生物工程领域，AFM原子力显微镜还具有纳米加工和纳米制造的能力。它可以探测和操作纳米尺度的结构，用于纳米加工、纳米制造和纳米器件的研究与开发。例如，利用AFM可以搬移原子、切割染色体、在细胞膜上打孔等，这些操作对于研究生物分子的结构和功能以及开发新的生物技术和治疗方法具有重要意义。
综上所述，原子力显微镜在生物工程领域具有广泛的应用前景和重要的研究价值。它不仅可以提供高分辨率的细胞结构图像和分子间相互作用信息，还可以测量生物分子和细胞的力学性质以及进行纳米加工和制造。随着技术的不断发展和完善，相信AFM原子力显微镜将在生物工程领域发挥更加重要的作用。