越来越多的证据表明，力学信号在正常的活细胞、组织、器官和疾病中都起着决定性作用。传统的生物化学和分子生物学主要从小分子和蛋白质信号途径的角度，研究外界环境对机体和细胞的影响。生物力学是利用力学原理和方法，定量研究细胞与人体结构和功能之间的关系，为了模拟活细胞在生物体外的实验中实现与体内生理环境中的活组织感知到的力学刺激，可以对体外培养的活细胞，采用各种力学装置在施加机械力，为生物力学的研究提供了一个非常有效的途径。但是，目前还没有任何一种仪器或者方法可以从任意方向给一个活细胞施加可变化频率、大小和时间的机械力，同时以突破光学显微镜分辨率极限的超高分辨率来实时观察和测量细胞及细胞核内的结构变化。　　本文通过将STED纳米显微镜和三维细胞磁力扭曲仪结合，构建了一个可以实现这些功能的新平台。三维细胞磁力扭曲仪可以在任意方向上磁化黏附在活细胞表面的磁球，然后在不同于磁化方向的任意方向给细胞施加机械力。STED纳米显微镜通过物理的方法突破光学衍射极限来获得荧光分子的超空间分辨率，可以实时测量细胞纳米尺度的结构变化并获得超高分辨率的图像。这个新平台将三维细胞磁力扭曲仪和STED纳米显微镜连接，使三维细胞磁力扭曲仪和STED纳米显微镜同步工作，实现了实时施加机械力并观察细胞纳米尺度的结构变化。这个平台还可以实时观察活细胞对细胞表面的力学感受器介导的快速力学信号的反应，并定量测量同一个细胞的胞内结构变化。本文利用该平台进行了细胞生物力学特性测量研究，包括细胞硬度、细胞核内蛋白位移和弹性形变的测量。实验中从不同的方向对细胞加力，当所施加的力的大小和方向变化时，细胞核内蛋白质的位移与应变是显著不同的。该平台为细胞力学特性的测量提供了同步实时、高分辨率、精确而方便的观测手段，为细胞生物力学实验和定量分析奠定了基础。该平台已经通过了稳定性及可靠性测试，用于细胞生物学研究并且取得了显著的效果，这证明了该平台是一个非常有力的新工具，有望在揭示细胞力学生物学奥秘上发挥更大的作用。