在本论文中,我们利用磁镊研究了氟离子浓度对DNA发卡结构稳定性的影响及聚苯乙烯磺酸钠的性质。磁镊是一种可以对生物大分子及其复合物施加力和扭矩的通用单分子技术。各种各样对磁镊的改造设备都是基于将微米级的超顺磁球或磁性颗粒连接到感兴趣的目标分子结构上,而超顺磁球或磁性颗粒又可以通过永磁铁或电磁铁产生的磁场来控制。作为一项成熟的单分子技术,磁镊有其稳定性好、对样品无热或光损伤、可测量时间长、装置简洁等特性。目前基于磁镊功能方面的改进已经有很多例子了,由于其装置的易升级组合特性,未来的装置组合方式会更加多样化。关于前者:氟化物作为牙膏和其他口腔清洁产品中的添加剂,可以预防龋齿;然而由受污染的水源中摄取高剂量的氟化物可导致氟中毒。之前有关氟化物的研究皆集中在生化领域,为了探究氟化物对生物分子DNA的影响,本文采用磁镊这一力学性质测量方面的利器来进行有关氟离子浓度对DNA发卡结构稳定性影响的探究。发卡结构包含两部分:一部分为同一条链上核酸序列反方向互补的两段区域通过回折形成的碱基对链,另一部分为末端的环状结构。我们将发卡结构打开速率与合上速率的交叉点对应的力定义为临界力,该临界力随着氟离子浓度增加而减小。当加入1mM氟离子时,DNA双螺旋结构的稳定性减少了 0.05kBT/bp;当加入的氟离子浓度增大至100mM时,其稳定性减少了 0.1kBT/bp。我们的结果给出了在氟离子存在条件下DNA稳定性的首次定量测量,而这一方面可能是影响DNA生理过程以致引起氟中毒的因素。DNA是聚合物和聚电解质,那么其他聚电解质也可以用磁镊来进行相应研究。关于后者:聚苯乙烯磺酸钠作为一种强聚电解质聚合物(与DNA类似),其弹性性质也可以用磁镊技术来进行探究。