蛋白质力谱测量是以单个蛋白质分子为研究对象,对解折叠与折叠过程的力和位移进行实时测量,解析过程中的动力学特性,进而应用于稳定性研究、病理分析等方面。目前,原子力显微镜、磁镊、光镊是力谱测量中应用最为广泛的技术,其中光镊以其高的力学、空间、时间分辨力,在蛋白质力谱测量中表现出良好的适用性。基于光镊的蛋白质力谱测量技术通过光阱控制蛋白质分子链两端的微球产生远离和靠近动作,来拉伸和收缩蛋白质分子,测量过程中的力谱数据。为确保测量数据的可靠性、准确性及记录蛋白质分子在不同状态下的分布情况,需要统计成百上千个解折叠与折叠过程的力谱数据。但由于样品中有效蛋白质分子链含量低难以形成有效捕获及捕获成功后亦容易被拉断的问题,导致该技术现阶段普遍面临测量效率低的问题。因此,需要探索基于光镊的蛋白质力谱测量效率提升方法,以解决需求与现状之间的矛盾。本文围绕这一主题进行研究,覆盖了蛋白质分子链耦联效率、蛋白质分子链耦联强度、有效微球捕获效率三大方面,对应解决了力谱测量初期有效蛋白质分子链含量低、力谱测量过程中蛋白质分子链容易被拉断、力谱测量后期连有蛋白质分子链的微球捕获效率低的问题。通过对全流程问题的研究,建立了较为完整的蛋白质力谱高效测量方法体系,辅助实验进行了验证。论文主要研究内容如下:1.对基于光镊的蛋白质力谱测量所涉及的光镊理论、蛋白质理论、力谱测量理论进行全要素阐述和分析,便于对光镊系统的准确使用,对蛋白质分子链的正确认知,为后续章节力谱数据分析提供理论支撑。2.针对样品中有效蛋白质分子链含量低的问题,从生物分子体系设计出发,提出了基于单条DNA链的蛋白质分子链耦联方法,可有效去除杂分子链的干扰,为力谱测量效率提升提供了基础保障。3.针对力谱测量过程中蛋白质分子链容易被拉断的问题,提出了基于标签修饰的蛋白质分子链耦联强度增强方法,保持特异性连接的同时增强耦联强度,实现单次捕获成功下的高频次力谱数据获取,同时为高解折叠力的力谱测量研究提供了新的思路。4.针对力谱测量后期连有蛋白质分子链的微球数量减少,有效微球捕获效率降低的问题,探索了基于微液滴操纵的有效微球捕获方法,改变了原有的概率性捕获策略,实现有效微球的可控捕获。