01
单分子核酸双端拉伸与解链
DNA / RNA 双端拉伸、解链与构象转变力学
应用原理把一段核酸的两端分别连在两个微球上，两个光阱各抓住一个球，反向拉开即可直接测量分子所受的力与伸长。力—伸长曲线上的平台与跳变对应 DNA 的过伸转变、发夹解链、蛋白结合等事件；双端拉伸消除了单端固定带来的基线漂移，是这类实验的标准范式。
对设备的要求① 两个独立光阱，位置与刚度分别可调；② 亚纳米定位与纳米级位移分辨，才能看到碱基对尺度的步进；③ 皮牛级力分辨，核酸过伸转变的力平台约 65 pN；④ 力与位移同步采样，采样率不低于 100 kHz；⑤ 1064 nm 激光，避免蛋白质与核酸的光损伤；⑥ 与微流控通道对接，便于换缓冲液。
本型号如何满足ST-OT2：偏振正交双光阱，两个阱位置与强度独立控制；操纵定位精度 0.5 nm（可升级 0.1 nm）、位移测量精度 2 nm@100 kHz、力测量精度 0.5 pN（可升级 fN）；1064 nm 激光标配 3 W，可升级 5 W 以取得更高捕获刚度；操控区域 70 μm × 55 μm，配 100× 光镊专用油镜或 60× 水镜。
相对优势双阱一次成型、无需两次装调，力—伸长曲线直接给出相对位移；标配软件可规划两条独立路径，拉伸、回程与弛豫在一个脚本里跑完，适合做统计分布而不是单条曲线。
适用型号：ST-OT1 / ST-OT2；双端拉伸须选 OT2
方法出处Bockelmann 等，《Unzipping DNA with Optical Tweezers: High Sequence Sensitivity and Force Flips》· Biophysical Journal · 2002 · DOI 10.1016/S0006-3495(02)75506-9
02
分子马达步进与动力学
驱动蛋白、肌球蛋白等分子马达的步进测量
应用原理把马达蛋白固定在微球或基底上，用光镊抓住其牵引的微管或肌动蛋白丝，施加一个反向的低刚度力，马达每前进一步都会在位移信号上留下纳米级台阶。台阶高度给出步长，台阶随力的分布给出力学—化学耦合常数。
对设备的要求① 位移分辨优于 2 nm，步长通常 8 nm 上下；② 采样率 100 kHz 量级，才能分辨毫秒级驻留；③ 低刚度光阱（0.01–0.1 pN/nm），否则马达拉不动；④ 长时间稳定，记录常在分钟级；⑤ 与荧光通道共用光路，标定马达位置。
本型号如何满足ST-OT1：单光阱，扫描振镜二维控制，定位精度 0.5 nm（可升级 0.1 nm）、位移测量精度 2 nm@100 kHz、力测量精度 0.5 pN；激光功率 1 W / 3 W 可选，低功率档即可满足低刚度需求；探测模块标配 1920×1200、3.45 μm、160 fps 工业相机，可选 sCMOS（2048×2048、峰值 QE ≥95%）。
相对优势单阱系统光路简单、刚度标定链短，做步进统计时噪声底更低；软件按直线或自定义路径规划，可做恒力钳位的往复扫描。
适用型号：ST-OT1 / ST-OT2
方法出处Svoboda 等，《Direct observation of kinesin stepping by optical trapping interferometry》· Nature · 1993 · DOI 10.1038/365721a0
03
红细胞膜弹性与细胞力学
红细胞膜弹性模量与形变恢复的双点测量
应用原理红细胞没有细胞核与细胞器，膜骨架的弹性直接决定它能否挤过毛细血管。用两个光阱分别抓住细胞两侧（或细胞与功能化微球），沿相反方向施加皮牛级力并记录形变，由力—位移曲线反演膜剪切模量与弯曲模量；撤力后的恢复过程反映膜骨架的重组。
对设备的要求① 双点施力，且两点力可独立读；② 力分辨 0.5 pN 量级，红细胞变形所需力在几十皮牛；③ 位移分辨纳米级，形变量常在微米级但弹性的线性段很小；④ 1064 nm，避免血红蛋白吸收与光热损伤；⑤ 与明场/荧光成像同步，实时看形态。
本型号如何满足ST-OT2：双光阱偏振正交、独立控制，力测量精度 0.5 pN（可升级 fN）、位移 2 nm@100 kHz、定位 0.5 nm；1064 nm 激光 3 W 标配、5 W 可选；配 60× 光镊专用水镜可浸没观察活细胞；探测模块可选 sCMOS（2048×2048、QE ≥95%、全幅 100 fps）。
相对优势两个阱一锚一拉，相对位移直接读出，不必假设基底刚性；力—时间曲线实时显示，膜弹性与恢复时间常数在一次拉伸里同时得到。
适用型号：ST-OT1 / ST-OT2；双点拉伸须选 OT2
方法出处Hénon 等，《A New Determination of the Shear Modulus of the Human Erythrocyte Membrane Using Optical Tweezers》· Biophysical Journal · 1999 · DOI 10.1016/S0006-3495(99)77279-6
04
细胞间黏附与受体—配体结合力
细胞—细胞、受体—配体的单分子结合力测量
应用原理一个光阱固定住一个细胞或包被配体的微球作为力学锚点，另一个光阱拉住另一个细胞或受体修饰微球，以恒定速度分离，直到结合键断裂。断裂力随加载速率的分布经动态力谱模型拟合，可得到零力下的键寿命与结合能垒。
对设备的要求① 双阱独立、间距可精确控制；② 力分辨 0.5 pN，单键断裂力在几十皮牛；③ 加载速率可设且可重复；④ 长时间稳定，一次实验要重复上百次；⑤ 可选光刺激通道，研究激活对黏附的调控。
本型号如何满足ST-OT2：偏振正交双阱、独立路径规划；力测量精度 0.5 pN、位移 2 nm@100 kHz；3 W 激光（可升 5 W）提供足够捕获刚度；可选四通道数字光处理投影系统，在双阱操控之外叠加图案化光刺激，实现光遗传学刺激与力学测量同步。
相对优势四通道投影与捕获光路共轴，加装后不改变原有捕获与力学性能，可先买双阱、后期再扩；软件可按脚本自动完成"靠近—接触—保压—分离"循环，把上百次重复变成批处理。
适用型号：ST-OT1 / ST-OT2；双点测量须选 OT2
方法出处Florin 等，《Adhesion Forces Between Individual Ligand-Receptor Pairs》· Science · 1994 · DOI 10.1126/science.8153628
05
软物质与微流变
胶体、聚合物溶液的局部黏弹性测量
应用原理把一个探针微球用光阱固定在样品内部，对光阱位置施加正弦或阶跃调制，测量微球的实际位移响应；由位移与力的相位差和幅值比，算出局域复剪切模量。这就是主动微流变，可以在不接触容器壁的情况下测几微米范围内的黏弹性。
对设备的要求① 光阱刚度可标定、可调制；② 位移测量噪声低，探针位移常在纳米级；③ 调制频率覆盖 0.1–100 Hz；④ 与视频追踪或 QPD 同步；⑤ 光阱位置可编程，做多点扫描。
本型号如何满足ST-OT1：单光阱 + 扫描振镜，定位 0.5 nm、位移 2 nm@100 kHz；操控区域 70×55 μm，可在同一视场内换点测量；软件可设定激光功率与路径，生成直线、圆形、矩形及自定义轨迹，正弦调制直接由路径规划给出。
相对优势扫描振镜做亚微米级正弦调制比压电台更线性，频率上限也更高；单阱配置成本低，适合把微流变做成常规表征而不是一次性实验。
适用型号：ST-OT1 / ST-OT2
方法出处Cicuta 等，《Microrheology: a review of the method and applications》· Soft Matter · 2007 · DOI 10.1039/b706004c
06
微纳颗粒与金属颗粒捕获
微米/亚微米颗粒、金属纳米颗粒的捕获与排列
应用原理聚焦激光的梯度力把高折射率颗粒拉向光强最大处。介电微球靠梯度力稳定捕获；金属颗粒还叠加了局域等离激元的增强散射与光热效应，需要更高功率与更谨慎的波长选择。捕获后可用振镜把颗粒搬到指定位置，做二维排列或组装。
对设备的要求① 高数值孔径物镜，把光斑压到衍射极限；② 功率可调，金属颗粒需要更高捕获力；③ 定位精度优于百纳米，做排列时才不会错位；④ 成像与操控同步，实时看到捕获状态；⑤ 可换波长，避开颗粒的吸收带。
本型号如何满足ST-OT1：1064 nm 激光，1 W / 3 W 可选；配 100× 光镊专用油镜或 60× 水镜；定位精度 0.5 nm、操控区域 70 μm×55 μm；探测模块 1920×1200、3.45 μm、160 fps，可选高灵敏 sCMOS。可提供其它定制波长以适配不同吸收特性。
相对优势振镜扫描成阱，阱的位置由软件给出而不靠机械位移台，做二维点阵排列时重复定位好；单阱系统换样品、换波长都快，适合方法开发阶段。
适用型号：ST-OT1 / ST-OT2
方法出处Svoboda 等，《Optical trapping of metallic Rayleigh particles》· Optics Letters · 1994 · DOI 10.1364/OL.19.000930
07
细胞器操控与单细胞分选
胞内细胞器拖拽与单细胞无损分选
应用原理光镊可以在不刺破细胞膜的前提下，抓住胞内的叶绿体、线粒体、脂滴等细胞器并拖拽，研究细胞器间的相互作用与运输；也可以整细胞捕获，把目标细胞从混合悬液中挑出、搬到指定孔位，全程无接触、无标记。
对设备的要求① 1064 nm，细胞存活率高；② 力足够拖动整细胞（几十到几百皮牛）；③ 亚微米定位，避免拖动时撕裂细胞；④ 与倒置显微镜兼容，能长时间观察；⑤ 操作界面直观，生物用户可上手。
本型号如何满足ST-OT1：1064 nm（已证明对生物样品基本无损）；激光 1 W / 3 W 可选；定位 0.5 nm、操控区域 70×55 μm；模块化设计可适配 Nikon / ZEISS / LEICA / OLYMPUS 正置或倒置显微镜，也可基于客户现有显微镜做适配；软件可规划路径，批量搬运。
相对优势不改变客户现有显微镜的成像光路，只在相机端口加装即可，荧光通道照常使用；单细胞分选不需要流式的高压与鞘液，对剪切敏感的细胞更友好。
适用型号：ST-OT1 / ST-OT2
方法出处Norregaard 等，《Manipulation and Motion of Organelles and Single Molecules in Living Cells》· Chemical Reviews · 2017 · DOI 10.1021/acs.chemrev.6b00638
08
光镊与拉曼、荧光联用
捕获状态下同步采集拉曼/荧光光谱
应用原理光镊把单个颗粒或细胞固定在光斑中心，等于给光谱仪提供了一个位置稳定、背景可控的样品点；同一物镜既聚焦捕获光又收集散射/荧光，就能在捕获状态下连续采集拉曼或荧光，研究颗粒在受力、聚集、相变过程中的光谱变化。
对设备的要求① 捕获光与激发光共轴，且波长可分离；② 样品位置漂移小于衍射极限；③ 与光谱仪/相机同步触发；④ 可扩展光刺激通道，做"操控 + 刺激 + 探测"三合一；⑤ 光路模块化，便于后期加装。
本型号如何满足ST-OT2：双阱可作为"一个固定、一个施力"的锚点结构，另一路自由口接光谱仪；可选四通道数字光处理投影系统做图案化刺激，与捕获光路共轴，加装不改变原有捕获与力学性能；整机模块化，可适配主流正置/倒置显微镜。
相对优势捕获与光谱共用同一物镜，避免了两台设备对接时的定位误差；四通道投影可整体升级也可后期加装，实验方案能从"只测力"逐步长到"力—光谱—光刺激"同时测。
适用型号：ST-OT1 / ST-OT2
方法出处Lukose 等，《Optical tweezers combined with micro-Raman investigation of alcohol-induced changes on single, live red blood cells》· Journal of Raman Spectroscopy · 2019 · DOI 10.1002/jrs.5638
