生物细胞的力学特性时刻调控着细胞的生长以及细胞与外部环境的信息互换。对细胞力学特性的研究，不仅可以为一些疾病的发病机理提供理论基础，为其诊断，治疗和康复提供方法；还为开展纳米生物力学的研究，以及生物科学的应用和突破提供依据；更为人类基因组及蛋白质组的研究提供不可缺少信息。在研究生物细胞力学特性的诸多技术方法中，原子力显微镜（AFM）以其精度高，测力范围大，能够直接在生理环境中测量，可以得到生物表面图像等优势，成为纳米生物力学领域应用最广泛，最重要的工具之一。本文利用自主研发的基于AFM的纳米机器人对生物活细胞力学特性进行分析和测试。本纳米机器人继承了AFM在纳米生物力学领域应用的优势，同时引入能在液体环境中实现复杂生物操纵和测试的双探针纳米镊子。本论文得到的实验结果将为细胞力学特性研究提供更多参考，应用的设备和方法将为纳米生物力学领域的研究提供新的工具和技术选择。主要研究内容包括：首先，本文设计了纳米机器人的液相探头。设计充分考虑了光路干涉，运动空间，频率模态等问题，使探头具有合理的结构和形状。该设计使纳米机器人能够有效工作在液体环境中，直接在生物活细胞的生理状态下实现对其的操纵，表面成像以及力学特性表征。其次，本文对细胞的弹性模量进行了测试和模拟。对细胞进行了压印实验，得到载荷-压深数据。并基于壳理论提出了一种半贴壁细胞的力学模型，对该模型的压印过程进行了仿真，得到了与实验数据比较符合的模拟曲线。应用提出的模型，以及现有的Hertz模型和JKR模型对实验数据拟合，得到细胞的弹性模量。最后，本文提出了利用双探针纳米机器人测试原位细胞-基底、细胞-细胞粘附力的新方法。该方法能够实时反馈测量过程力变化，测量结果精确，测量过程高效。应用该方法可有效得到细胞-基底、细胞-细胞粘附力，以及细胞-细胞粘附力与时间的关系。该纳米机器人能够在组织液环境中进行生物样本的多种操纵和测试，并将细胞的操纵与成像有机的结合起来。对纳米生物力学的研究具有推动意义，对纳米科学技术的发展具有应用价值。