给 DNA 双螺旋拧发条的磁力起子：克罗凯特与单分子磁镊
1996 年 6月21日 · 外置稀土钕铁硼旋转永磁铁对、流动灌流小室与 2.8 μm 链霉亲和素超顺磁微球
你知道吗？
它没有光镊灼热的激光能量，只有两颗永磁铁高悬头顶的无声低语；给生命最根本的双螺旋拧上发条，超螺旋的舞蹈在磁力线中纤毫毕现。
光镊虽然力量精准，但在操纵单个DNA分子时有一个致命短板：激光会带来严重的热效应，且极难在施加恒定皮牛顿拉力的同时对分子施加纯粹的“旋转力矩（Torque）”。1990年代中期，法国高等师范学院的文森特·克罗凯特（Vincent Croquette）与戴维·本西蒙（David Bensimon）发明了磁镊（Magnetic Tweezers）。
他们将微流控玻片表面修饰抗地高辛抗体，抓住DNA的一端；DNA的另一端连接多聚生物素，牢牢绑定在一颗包裹着氧化铁纳米晶粒的超顺磁微球上。在流动室上方悬空放置一对微型永磁铁：磁铁产生垂直向上的磁场梯度，将微球向上轻柔拉起（施加飞牛顿到皮牛顿级的恒定拉力）；最绝妙的是，通过步进电机在水平方向旋转这对磁铁，微球的磁化偶极矩会像指南针一样完全同步转动，从而将一根双链DNA像麻绳一样一圈一圈强行拧紧！
当扭转圈数跨越临界阈值，DNA因无法承受扭矩突然发生屈曲变形，形成宏观可见的“超螺旋盘绕（Plectoneme）”，微球高度骤降。利用这套装置，生物物理学家第一次以单圈精度数出拓扑异构酶如何切开双链、松弛一圈再严丝合缝地缝合上。