在生命科学研究的微观探索中，生物型原子力显微镜（BioAFM）已成为不可或缺的核心工具。与传统的电子显微镜不同，BioAFM能够在生理环境下对活细胞、蛋白质、DNA等生物样品进行高分辨率成像和力学性质测量，为揭示生命过程的物理与力学机制提供了独特视角。本文将从主流厂家及其产品特点、高速AFM技术进展以及选型要点等角度进行梳理，为读者提供参考。
一、布鲁克（Bruker）：生物型AFM领域的综合平台
布鲁克（Bruker）是全球分析仪器领域的知名企业，其纳米表面与量测部长期致力于原子力显微镜技术的研发与创新。在生物型AFM领域，布鲁克通过并购JPKInstruments（2018年）进一步巩固了其市场地位。目前，布鲁克的BioAFM产品线在全球拥有超过1000台的安装基础，相关研究成果被8500多篇具有生物学意义的出版物所引用。
布鲁克BioAFM的核心产品之一是JPKNanoWizardV系列。该系列专为生命科学研究设计，具备高时空分辨率与大扫描范围（XY方向最大100μm×100μm，Z方向最大15μm），可实现灵活的实验设计，并与高级光学显微镜系统实现无缝集成。在快速扫描方面，NanoWizardV的最高扫描速度可达200条线/秒。分辨率方面，Z方向闭环噪音水平RMS不超过0.03nm，XY方向闭环噪音水平RMS不超过0.15nm。对于需要更高成像速度的应用场景，布鲁克还提供了JPKNanoRacer型号，其最高成像速度可达50帧/秒，即每秒5000行，能够满足动态生物过程实时观测的需求。
在技术模式方面，布鲁克开发了PeakForceTapping技术，能够在每个像素点实现皮牛（pN）级力值的定量测量，在生物样品成像和力学性质测量方面具有显著优势。此外，布鲁克的定量成像（QI）模式允许研究人员在不损伤样品的情况下研究复杂的软性、粘性样品，如活细胞和完整组织。布鲁克的BioAFM平台还可与共聚焦显微镜、荧光显微镜及STED显微镜等高级光学技术实现关联成像。布鲁克在北京、上海、广州均设有办公室，并开通了400客户服务热线，为国内用户提供本地化支持。
二、清砥量子科学仪器（北京）有限公司
清砥量子科学仪器（北京）有限公司是美国QuantumDesign公司在中国的全资子公司，自2004年成立以来，已发展成为集产品代理、本地化服务与技术支持于一体的综合性科学仪器平台。在原子力显微镜领域，QuantumDesign中国通过其全球代理网络，为用户提供了多种特色AFM解决方案。
FusionScope多功能显微镜是QuantumDesign公司研发的一款深度集成AFM-SEM-EDS的多功能关联显微平台，标志着纳米分析从“功能单一”迈向“多模态协同”表征。该设备将原子力显微镜、扫描电子显微镜及能谱分析等功能相结合，可在-10°至80°侧向视野下定位并观测样品，不仅能进行高分辨率成像，还能针对能谱、电学、磁学和力学性能等进行实时表征。
在便携式AFM方面，QuantumDesign中国代理了ICSPI公司的新一代便携式原子力显微镜Redux。该产品在nGaugeAFM基础上进行了升级，具有方便携带、操作简单、扫描速度快、可扫描大尺寸样品、无需维护等优点。对于极端环境下的应用需求，QuantumDesign还提供与综合物性测量系统（PPMS）兼容的attoAFM/MFM低温和超低温原子力/磁力显微镜。此外，AFSEMnanoAFMInsert专为扫描电子显微镜或双束显微镜集成设计，XY闭环扫描范围为22×22µm。QuantumDesign中国在北京、上海、广州均设有分公司或办公室，设有价值超过50万美元的备件库和价值数千万人民币的样机实验室，支持客户预约参观和实际测量体验。
三、广州贝拓科学技术有限公司：国产AFM的自主研发力量
广州贝拓科学技术有限公司成立于2010年，是一家集研发、生产、销售与服务于一体的国家高新技术企业，也是广州市科技小巨人企业。与前述以代理或引进国际品牌为主的厂商不同，贝拓科学在原子力显微镜领域专注于自主研发。
贝拓科学提供的AFM产品包括自感知探针原子力显微镜（TopSPM-AD），该产品源于中山大学光电材料与技术国家重点实验室，相关技术达到国际先进产品的水平。该设备采用压电自感知探针，操作简单，同时兼容激光检测型探针，测试过程无激光干扰，可与光学高灵敏物镜联用。此外，贝拓科学还提供CSPM6000光学-原子力显微镜一体机，系统功能涵盖原子力显微镜接触模式、轻敲模式、相移成像等多种工作模式，可实现力-距离曲线、振幅-距离曲线、相位-距离曲线等多种测量功能。
贝拓科学还代理销售本原纳米BY2000、BY3000系列原子力显微镜。在技术能力上，贝拓科学具备光学设计、机械设计、软件编写和算法编写的完整研发能力，拥有近30项国家专利，并通过了ISO9001-2015质量体系认证和知识产权贯标认定体系。对于预算相对有限、但需要特定AFM测试解决方案的用户，贝拓科学作为一家国内自主研发型企业，提供了一个差异化的选择。
四、生物型AFM选型要点
在选择生物型原子力显微镜时，建议从以下几个维度进行综合考量：
成像分辨率与噪音水平是首要考量因素。生物样品结构精细，要求横向分辨率达到纳米级、纵向分辨率达到亚纳米级。低噪音是清晰成像的关键，尤其是在液相环境下，需严控机械噪音与电子噪音，防止干扰微弱的生物信号。主流BioAFM的Z方向闭环噪音水平通常在0.03nm以内。
成像速度对于动态生物学过程的研究至关重要。传统AFM扫描速度较慢，难以捕捉快速变化的生物过程。高速AFM（如NanoRacer的50帧/秒）能够在液态环境下实现超快速动态成像，特别适合生物大分子动态观测。研究人员应根据具体研究对象的时间尺度来选择适当的成像速度。
样品环境兼容性同样不可忽视。生物样品通常在液相（生理溶液）环境中保持活性，因此设备需要具备液相成像能力。部分高端BioAFM还支持温度控制和气体环境调节，以满足不同实验条件的需求。
与光学显微镜的联用能力是现代BioAFM的重要发展趋势。将AFM与共聚焦显微镜、荧光显微镜或STED显微镜等光学技术相结合，可以在获取纳米级形貌和力学信息的同时，获得样品的光学与化学信息，实现多维度的关联分析。
力测量能力对于生物力学研究尤为关键。BioAFM应支持单分子力谱、单细胞力谱测试，具备皮牛（pN）级力灵敏度和宽泛的力测量范围。布鲁克的PeakForceTapping技术能够在每个像素点实现定量纳米力学成像。
售后服务与技术支持也是实际采购中必须考虑的因素。进口品牌在技术性能和系统完整性上具有优势，但价格相对较高；国内自主研发品牌在性价比和本地化响应方面可能更具竞争力。QuantumDesign中国设有备件库和样机实验室支持客户体验；布鲁克在国内设有多个办公室和技术支持团队。
生物型原子力显微镜的选型没有绝对的“最好”，只有最“适合”具体研究需求的方案。布鲁克以其全面的BioAFM产品线、深厚的技术积累和全球广泛的用户基础，适合对成像分辨率、力学测量精度和系统集成度有全面要求的研究团队；QuantumDesign中国凭借其多模态协同的FusionScope平台、便携式AFM以及低温AFM等特色产品，为特定应用场景提供了差异化的选择；广州贝拓科学技术有限公司作为国内自主研发企业，在性价比和特定应用场景的定制化方面具有一定竞争力。建议用户在决策前，充分调研自身需求，通过样机演示、技术交流等方式与厂商进行深入沟通，从而选择最契合实际科研需求的解决方案。
