力学现象在生命体内部广泛存在,研究清楚细胞生长发育过程中的各种力学效应有助于人类更好的了解生命体的运作方式,对各种疾病的预防与治疗有着重要意义。目前为止,在细胞相关力学研究中,人们对于细胞的牵引力、形态变化、模量变化等力学特征的研究较多,这些力学特征的变化往往比较缓慢,短则几分钟长则数天。实际上细胞内部很多活动在一个更短的时间尺度和更小的空间尺度,比如细胞内微丝微管在不断的组装与去组装,细胞内的物质在各个细胞器之间不断的输运,这些活动更多是引起细胞在微纳尺度上的波动而非牵引力、形态或者模量的变化。本文对细胞在这种微纳尺度上的波动特征进行了研究,主要成果如下:本文搭建了可以对细胞及生物样本的微纳机械波动进行探测的传感平台,对传感平台的各部分进行了详细介绍,对位移平台的实现原理及方案进行了分析,对温度控制平台进行了传热模型分析以及仿真计算。本文还对系统的隔振进行了优化,对整个悬挂隔振设计进行了理论分析,计算得到了隔振曲线,结果显示搭建的隔振结构基本可以很好隔绝外部扰动的影响。本文利用纳米机械振动研究了卵母细胞的代谢活动与减数分裂过程中的不同阶段。发现生发泡阶段（GV）的卵母细胞诱发了明显的纳米力学振动,同时结果表明活性低的GV期卵母细胞引起的纳米振动更小,通过药物抑制细胞代谢也得到了相同的结果。接着进一步发现不同阶段的卵母细胞诱发的纳米机械振动是不同的,GV阶段的卵母细胞诱发的纳米机械振动明显比第一次减数分裂中期（MⅠ）与第二次减数分裂中期（MⅡ）的卵母细胞引起的振动更剧烈。不同阶段的卵母细胞的染色结果显示,GV阶段的卵母细胞的线粒体与细胞骨架与另外几个阶段明显不同,其在细胞膜下的线粒体与微丝分布更加密集,同时其透明带内部也存在大量的微丝结构,其他阶段则没有观察到该现象,在将GV期卵母细胞透明带去除之后观察到了其引起的纳米振动的下降,结果表明卵母细胞的骨架结构和代谢能力的空间分布最终导致了检测得到的纳米振动的差异。本文提出了基于纳米机械振动研究人受精卵受精前后与早期卵裂过程的方法。此处主要对卵母细胞受精前后及从受精卵发育至八细胞的过程进行了研究。结果表明不论是受精失败的卵母细胞还是卵裂过程的胚胎都能引起显著的纳米振动,处于卵裂过程之中的受精卵的相关纳米机械活动明显比受精失败的卵母细胞更强,同时胚胎引起的纳米机械振动随着其不断卵裂在逐渐降低。不同状态下的胚胎的频谱曲线也显示出了一定的差异性,这表明卵裂过程中的纳米机械振动具有一定的特征频率模式,而且这种特征频率可能与细胞结构与代谢的变化有关。上皮-间充质转化（EMT）是肿瘤转移的重要步骤,本文提出了基于纳米机械振动来研究群体细胞上皮间充质转换过程的方法,实现了群体细胞E/M表型的分类,并研究了群体细胞结构、细胞之间连接、细胞与基质之间作用对纳米机械振动作用的影响。实验表明,群体细胞引起了明显的纳米机械振动,群体细胞诱导的纳米振动随着EMT程度加深而变大,同时群体细胞在EMT前后的频谱发生了一定程度的偏移。结果表明,通过纳米机械振动可以对群体细胞的EMT过程进行研究,对群体细胞的E/M表型进行分类。进一步的,本文通过研究群体细胞结构、细胞之间连接、细胞与基质之间作用对纳米机械振动作用的影响,对群体细胞经历EMT过程导致纳米振动增强的原因进行了分析与推断。总的来说,本文旨在通过细胞的纳米机械振动研究细胞的行为。研究了生殖细胞的减数分裂过程以及受精后的卵裂过程,最后对群体细胞的侵袭（上皮间充质转换）过程进行了探究。这不光是对细胞力学研究内容与研究手段的进一步探索,同时也有助于更深入的了解细胞的存在方式与运行机理。