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在单分子水平上直接研究分子弱相互作用并在此基础上对单个分子进行操纵、调控可揭示单个分子的动态行为、微区结构以及功能机制。因此,研究单分子弱相互作用的实时分析和调控方法在生命分析、纳米传感以及相关交叉学科领域都具有重要的研究意义。基于此,本文将单个α-溶血素生物纳米通道作为“弱力”识别传感器,在单分子水平上实时监测了由弱相互作用引起的单个生物大分子在自组装及特异性识别过程中的动态构象变化；探索了特异性抗体片段和DNA分子之间的弱相互作用,降低了单个单链DNA分子进入纳米通道的构象熵垒；更进一步,利用了主客体弱相互作用,构建了磺化杯[4]芳烃功能化生物纳米通道,实现对单个光控分子主客体行为的实时识别及调控。1.单个多肽-寡聚核苷酸偶联物分子自组装行为研究运用α-溶血素生物纳米通道单分子分析技术,在单分子水平上实时鉴别出溶液中自组装形成的单个多肽-寡聚核苷酸偶联物分子及其单体分子的构象；提出单个多肽-寡聚核苷酸偶联物分子在α-溶血素生物纳米通道前庭发生去折叠行为后,以单体形式穿过纳米通道；分别建立了胶原状偶联物分子和偶联物单体分子纳米通道单分子行为模型2.单个ATP核酸适配体分子及其构象变化研究以ATP核酸适配体为适配体模型分子,通过对特征信号的甄别分析,在单分子水平上实时区分了单个核酸适配体分子自发形成的两种构象,即折叠态和线性态；监测了ATP及互补单链DNA这两种配体分子对单个ATP核酸适配体的识别竞争行为,实现了在单分子水平上分析靶分子与配体分子之间弱相互作用及作用差异。3.控制单个寡聚核苷酸分子进入生物纳米通道的研究引入作为"rudder(方向舵)”的特异性抗体片段Fab HED10,利用Fab HED10与poly(dT)分子间的弱相互作用,促使poly(dT)构象进一步伸展,减少poly(dT)在α-溶血素纳米通道前庭调整构象的时间,引导poly(dT)分子更精准地进入α-溶血素纳米通道最窄处,从而降低了poly(dT)进入纳米通道所需能量壁垒,提高了寡聚核苷酸分子的纳米通道分析效率,推动了纳米通道DNA单分子测序技术的发展。4.光控纳米通道的构建及其应用研究基于赖氨酸与磺化杯芳烃之间的主客体弱相互作用,率先在无需生物改性或化学修饰的条件下获得了功能化生物纳米通道。以此实现单分子水平上监测不同客体分子对主体分子的特异性竞争识别行为,更进一步在功能化α-溶血素纳米通道内部实现对单个光控分子主客体行为的实时识别及调控。