温度是生命的重要特征之一,也是生物调节自身机能的基本生理参数。细胞作为生命体结构和功能的最基本单元,其各项生命活动都伴随着能量变化,进而在细胞内部会产生温度变化。因此,测量细胞内部温度分布对于研究细胞生命活动具有重要意义。现有的光学及非光学细胞测温方法,主要采用侵入式和半侵入式测温,这两类测温方法不仅影响细胞活性,而且无法获得较高的空间分辨率。因此,以非侵入状态获取高分辨率的细胞温度分布,已成为生命科学研究领域的迫切需求。据此,本文提出了一种新型的基于近场光纤光学的测温方法,以原子力显微镜的测量原理为基础,通过控制探针对细胞样品进行无损伤扫描,同时采用量子点作为纳米温度传感器,并对近场光纤探针进行表面修饰,最终制得可用于细胞无损伤检测的高空间分辨率的测温探针。本文重点研究近场测温光纤探针的制备和测温特性,以及单细胞高空间分辨率、高温度灵敏度的无损伤温度分布测量方法。本文主要研究内容如下:首先,基于有限元分析方法,建立近场光纤探针局域测温的仿真模型。利用多物理场耦合,研究探针针尖的光传输特性,以及在激光作用下探针的温度特性。仿真结果表明,探针中传输的光汇聚于探针针尖,使针尖处的电场增强,从而导致探针温度发生变化。探针的温度变化与注入探针的激光功率存在线性关系,即激光功率越高,探针温度变化越大。当激光功率为4μW功率时,探针温度达到稳定的时间为0.02μs,与周围环境热平衡的空间区域小于2μm。其次,制备出音叉驱动的量子点近场测温光纤探针,并验证其温度特性。先将锥区涂覆量子点的光纤探针与石英音叉相结合,而石英音叉会带动光纤探针沿水平方向振动,再通过测量探针与样品间剪切力的变化,得到探针与样品间距。与此同时,对制备的探针进行温度标定,确定其温度灵敏度。使用制备的探针扫描标准样品,表明其可实现的空间分辨率。最后,对人脑星形胶质母细胞瘤（U87MG）细胞进行温度分布成像研究。首先使用本文提出并制得的涂覆量子点的近场光纤探针,测得胞吞金纳米颗粒固定细胞的温差超过4℃,表明了本方法用于细胞测温的可行性。之后使用不同的方法,测得固定细胞的温差结果差别较大,对比结果表明了本方法用于细胞测温的可靠性。接着使用本文制得的探针,测得活细胞的温差约0.5℃。结果表明,本文中非侵入式测温结果更趋近于细胞的实际温度,其测温过程对外界具有相当的抗干扰性,因此,所测得的结果更具有真实性。