随着深入的了解和研究，人们发现在DNA的复制、转录、重组等生物学过程中DNA的力学性质发挥着至关重要的作用。在过去的几十年中，人们对于单根DNA分子的弹性性质做了很多研究，通过对单根DNA分子的力与长度的测量，可以测定分子的力学性能；证明聚合物弹性理论；揭示机械应力下引起的结构转换；为酶作用在DNA上的力学实验建立一个实验和理论框架。然而，生物体内DNA分子的情况较为复杂，我们有必要研究双根甚至多根DNA分子的力学性质。而且近年来，单分子操纵与检测的技术不断发展，为我们的研究提供了必要的技术支持。　　我们实验室已经建立了磁镊系统。它把实验分子的两端分别固定在玻片和一个磁性小球上，然后外加一个磁场来控制磁球，从而对生物分子进行拉伸或扭转。通过磁球位置的变化，可以计算出生物分子的长度、受到的力以及扭矩。实验中我们通过蠕虫链模型找到理想的双根DNA分子，然后测量其在不同力下，不同转数下的长度，据此用麦克斯韦方法计算出双根DNA分子的相对扭矩。实验表明双根DNA分子在引入一转时，长度会有非常明显的减小，之后的变化则较为平缓。扭矩受到外部施加的力、转数及分子间距的影响，同一外力下，扭矩随转数的增大而增大；同一转数下，扭矩随力的增大而增大；两根DNA分子之间的间距对于双根DNA分子的扭矩也有一定的影响，同一力同一转数下，两根DNA分子间距大的其扭矩也大。　　一般的磁镊系统只能对DNA分子施加力学操纵，在此基础上，我们设计了一种双成像磁镊系统，能实现对DNA分子进行力学操纵的同时进行荧光信号的探测。利用双光路在水平与竖直两个方向观察生物分子和细胞样品，得到的结构和功能信息互相校验，反映出样品在三维空间随时间的变化，结果更具说服力；该系统兼具微纳米尺度力谱和光谱的优势，既可以直观地检测到单个细胞或生物分子的长度和受力大小，也可以观察到它们的图像。　　和其他单分子技术一样，磁镊一次只能研究一个分子，为了提高检测效率，我们改进了一种多通道的光学检测系统。该系统中的多通道反应室中每个反应室对应一个单独通道，每个单独通道都检测一个单分子级别的反应，所以多个反应室产生的荧光不会相互重叠、相互影响，所获得的图像中阳性和阴性对照鲜明，这样统计多个反应室的结果，就可以在待测物为微量的情况下得出精确、稳定的实验结果。这套系统中加了淬灭装置，提高了系统的检测精确度。