PicoTwist單分子操縱磁鑷裝置 
PicoTwist磁鑷裝置是基于的倒置顯微鏡，安裝在電動平移和旋轉(zhuǎn)平臺的一套強大的單分子操縱磁鑷裝置。PicoTwist磁鑷裝置的原理是通過梯度分布的磁場對處于其中的可磁化小珠施力， 觀察并分析其運動。該磁鑷裝置使用一對強大的稀土磁鐵 （BdFeB）來使磁珠磁化強度能夠達到飽和值。由于應用了高精度的溫度控制裝置、特殊的樣品固定裝置、保證磁珠快速旋轉(zhuǎn)的步進電機和靈活管理的計算機軟件系統(tǒng)以及萬像素的CCD相機，可以同時實現(xiàn)多達40個單個分子的視頻采集和跟蹤測量，大大提單分子的高通量分析和統(tǒng)計水平。
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系統(tǒng)亮點概述
（1）極其穩(wěn)定健壯—PicoTwist單分子操縱磁鑷裝置具有非常低的圖像漂移設計
圖2一般商業(yè)顯微鏡和PicoTwist經(jīng)歷相同的熱環(huán)境過程中焦點位置漂移的比較 （2）高分辨率、力的范圍廣—具有非常薄的樣品固定裝置
圖3 PicoTwist樣品固定裝置 (3)可以同時實現(xiàn)多達40個單個分子的視頻采集和跟蹤測量，大大提單分子的高通量分析和統(tǒng)計水平。 (4)使用一對強大的磁鐵來控制 DNA 伸展和超螺旋
圖4 PicoTwist磁極控制磁珠過程示意圖
（5）并行的照明和攝像頭
圖5 通過磁珠圖像產(chǎn)生衍射環(huán)來計算磁珠的z軸位置
（6）配備磁珠跟蹤軟件，可實時進行數(shù)據(jù)分析
 
圖6 磁珠跟蹤軟件工作界面
3、適用范圍
生物單分子研究將成為 21 世紀生命科學領域的一個重點研究方向，在生命科學領域有著廣泛的應用前景。磁鑷是單分子研究的一種方法，PicoTwist單分子操縱磁鑷裝置通過磁場控制超順磁性小珠的移動，然后用這個小珠捕捉單分子，并進行相關的力學實驗。其主要的應用范圍包括： 在單分子水平上對生物分子行為(包括構象變化、相互作用、相互識別等)的實時﹑動態(tài)檢測以及在此基礎上的操縱﹑調(diào)控等； 對單個生物大分子施以力或力矩，并測量它們的物理性質(zhì)(如DNA彈性、蛋白質(zhì)的力學變性等)； 對單個生物大分子施以力或力矩，測量它們的力學生化反應(如分子馬達)； 研究機械力的作用如何影響細胞的生長、分裂、運動、粘附以及信號的傳輸，基因的表達； 在生物大分子上施加力以使之發(fā)生構像上的變化，研究生物單分子形成新的結構，以及力學以及動力學之間的相互等。 研究各種藥物可能導致的DNA、蛋白質(zhì)凝聚、變性過程； 給出分子實時行為與性質(zhì)的分布，有效避免對集群測量苛刻的同步(synchronization)要求，如DNA的解鏈(unzipping)、蛋白質(zhì)的折疊(folding)等 更多的科研Idea………
4、參數(shù) 
圖7 PicoTwist部分組件的參數(shù)
5、使用方法
樣品（如DNA）的一端連接在直徑1um的超順磁性小球上，另一端連接在樣品固定裝置中的玻璃表面上。兩塊釹鐵硼磁鐵置于樣品上方，當移動磁鐵接近樣品時，通過超順磁性小球給樣品施加皮牛級的拉力，同時旋轉(zhuǎn)小磁鐵可以向樣品施加扭轉(zhuǎn)應力.小球的位置通過一臺倒置顯微鏡以大于60Hz的采樣頻率記錄. 測量樣品，如DNA 的力拉伸曲線、DNA長度與小磁鐵旋轉(zhuǎn)圈數(shù)關系曲線、計算得到DNA 超螺旋結構，形成DNA超螺旋閾值處的結合和解離動力學等。 參考文獻
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現(xiàn)在已經(jīng)有很多單分子的操縱技術：原子力懸臂、光鑷、磁鑷以及流場拖曳、生物膜力探針(BFP)等。在這些實驗中，生物分子的一端固定于一表面，另一端與力傳感器相連。 表 1 各種生物單分子實驗技術的比較
方法 | 力量程(pN) | 時間量程 | 實際運用 | 光鑷 | 0.1—150 | >10 ms | 肌動蛋白、DNA、蛋白質(zhì)、分子馬達 | 磁鑷 | 0.01—100 | >1 s | 拉伸、扭轉(zhuǎn) DNA | 微探針 | >0.1 | >100 ms | 拉伸、扭轉(zhuǎn)、解旋DNA | BFP | 0.5—1000 | >1 ms | 配體受體 | AFM | >1 | >10 us | DNA、蛋白質(zhì) |
圖1 力傳感器的示意圖
A. AFM 實驗示意圖，懸臂用來作分子間力作用的傳感器，懸臂的位移由激光束獲得;
B. 光學纖維作力傳感器的例子;C. 光鑷的示意圖；D. 磁鑷示意圖。
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