原子力显微镜已在材料学、分子生物学、细胞生物学等领域获得广泛的应用。它的工作原理是：将一个对微小影响作用力极敏感的微悬臂一端进行固定，另一端有一微小针尖，同距离以及有关的针尖一样品间相互之间作用力可能会引起微悬臂的形变，形变量的大小可作为研究样品一针尖相互竞争作用力的直接可以量度，由光学系统检测法或隧道工作电流通过检测法获得。扫描时，反射到探测器的光信号作为反馈信息，使系统保持样品与针尖之间的相互作用力或距离恒定，为此，携带样品的压电扫描仪必须随着样品形状的变化不断调整Z轴方向的位置，此时记录每个点的高度变化。并由计算机系统处理数据。即，获得样品表面的三维形状信息。
原子力显微镜在观察以及细胞进行表面存在形态的同时可测得单个细胞的局域力学相关信息，如细胞的弹性、黏度等不仅可通过研究分析静态的细胞组织结构，还可动态地观察这些细胞能够随时问的生物学功能特性发生改变，同时发展具有纳米级的空间分辨率和皮牛顿级的力学灵敏度，在细胞生物学技术方面发挥着无可替代的作用。用这种方法测得的力-距离曲线可以定量反映刀尖与样品之间的力。采用金刚石探针，配备一个专用的软件，它能够进行测量微区的纳米压痕，据此可以绘制的力一位移变化曲线，可用于企业弹性模量的定量分析测量。
细胞的力学性质主要取决于细胞骨架和细胞膜的粘弹性，当外界条件改变时，细胞膜粘弹性的变化比细胞形态的变化更明显。原子力显微镜常用Hertz模型进行测量方法多种不同细胞的杨氏弹性模量。平滑肌细胞培养结果表明，与天然动脉中层刚度相似的pa基质可增加平滑肌细胞的铺展面积，聚赖氨酸多层膜的铺展面积也相同，说明细胞的铺展与材料的刚度有关。
由于它的高分辨率、获取数据信息资源种类进行广泛应用以及制样简便、可在生理条件下可以操作等优势，已经逐渐成为社会组织建设工程管理研究中不可或缺的工具，但是我们对于一个纷繁复杂的生命教育系统，单一教学设备毕竟功能设计有限，必须与其它相关设备或技术主要手段如近场显微镜、电子显微镜、激光共聚焦显微镜、荧光显微技术、X-射线衍射、抗体标记、表面干涉等有机结合，原子力显微镜方能更有效地充分发挥其作用。随着原子力显微镜技术的进步、时间分辨率的提高以及与其他器件的结合，它必将在组织工程领域发挥更大的作用。