本论文主要分为两个主要部分:第一,我们通过对磁镊的软硬件及算法进行升级,获得了高性能、多功能的磁镊系统;第二,我们利用升级后的磁镊对单体CsgA蛋白分子进行测量,获得CsgA分子及β螺旋的分子力谱。作为单分子力学研究方法的主要工具之一:磁镊,以其强大的灵活性及便捷的操控性在生物力学中具有广泛的应用。提升磁镊的性能,使其能适应广泛测试的场合,一直是单分子研究的重要课题。首先,我们将更换磁镊主要单元的硬件,增强其对抗环境噪声的能力和计算速度;其次,我们将计算机的系统进行更新以适配上述更换的新部件;最后将磁镊操控软件进行升级与优化,包括:互相关算法的升级、驱动更新、图像优化、象限插值算法的嵌入。升级完成后的磁镊测力上限达到约200 p N,基本覆盖了所有单分子生物进程中的力域。升级互相关算法能使采样频率能达到200 Hz,其测量精度也能稳定在纳米级别,而象限插值算法的精度甚至能达到亚纳米级别。构建的高精度、多功能的磁镊系统将用于之后的CsgA单体的测量。源自大肠杆菌生物膜的CsgA蛋白能够自组装成纳米纤维,被广泛的用于分子材料中。目前,对于单个CsgA分子的力学研究已有动力学模拟,但缺少实验性的测量。我们将单个CsgA分子作为测试对象和研究目标,升级后的磁镊可以清晰地看到单个β链解折叠的信号。通过变力拉伸和恒力拉伸研究单个CsgA完全打开所需的功和结构β螺旋解折叠的打开长度。打开长度分布在10 nm,13 nm和16 nm左右,这些信号的区别可能是由于β链所处位置不同所导致的。同时观察到大量多折叠瞬时打开的信号,这些多折叠打开信号也在CsgA自组装的纤维中观察到。实验所得到的功-伸长曲线与拉伸分子动力学（SMD）结果相似。该研究对降低磁镊成本、提高磁镊精度、丰富磁镊功能等磁镊技术的发展有所帮助,可以用于许多单个蛋白、纳米级别的DNA的测量。同时该研究深化了对CsgA结构、功能与生物材料应用的理解。