本文主要介绍以下三个方面的工作：第一，研究了抗癌药物顺铂对DNA单分子结构和力学性质的影响；第二，发现几何限制可导致DNA在云母表面凝聚成toroid，并用布朗动力学做出模拟；第三，证实spermidine使DNA在云母表面形成二维凝聚，凝聚路径不同于溶液中的三维凝聚。论文中工作主要取得了以下有意义的研究进展：　　 (1)用原子力显微镜(AFM)和磁镊(Magnetic Tweezers)研究了抗癌药物顺铂(cisplatin)对单个DNA分子(single DNA molecule)结构的影响。结果显示：当顺铂浓度比较低时(几十微摩尔)，DNA变得柔软，驻留长度(persistence length)从大约52 nm显著缩短到大约15 nm；当顺铂浓度比较高时(几百个微摩尔)，DNA表现出凝聚现象。基于AFM成像和单分子操纵两方面的实验结果，我们提出一个模型来解释观察到的DNA凝聚：首先，顺铂的两个活性位点与DNA相邻碱基结合，导致DNA双螺旋局部弯折；接着，由于顺铂对DNA的远程交联，DNA上形成大约20 nm直径的小环；然后，顺铂进一步交联DNA，使其产生较大的聚集；最终，DNA凝聚成为致密的颗粒。作者用同样的方法研究了另一种铂类抗癌药物奥沙利铂(oxaliplatin)，发现它对DNA结构的影响与顺铂类似，作者认为“通过远程交联使DNA局部成环”是与顺铂结构类似的铂类抗癌药物共有的重要特征。　　 (2)作者观察到在不用任何凝聚剂(condensing agent)的情况下，DNA能够在云母片上被压缩成环(compacted into toroid)，这种凝聚是由云母片上的小液滴对DNA造成几何限制引起的。通过AFM成像我们发现，在较大的液滴中，DNA分子呈无规卷曲(random coil)或半有序的环状折叠(semi-ordered folded loops)，当液滴足够小时，DNA呈现为紧密的、有序的toroid结构(ordered toroids)。为了深入理解这个现象，作者用粗粒化模型进行了布朗动力学模拟(coarse-grainedBrownian dynamics simulation)，得到和实验相吻合的结果，并且，还发现toroid的形成不仅对液滴大小十分敏感，DNA的柔性也非常重要。　　 (3)作者用AFM系统研究了高价阳离子spermidine导致的DNA在云母表面的凝聚现象：DNA围绕着中间的三维核心形成致密的单层图案。作者认为这样的图案是溶液中自由伸展的DNA分子在云母表面的二维凝聚，与溶液中的三维凝聚路径不同。此外还解释了这种情况下难以用AFM观察到toroid的原因，以及溶液中三维凝聚与表面上二维凝聚之间的关系，揭示出DNA在带电表面上二维行为与在溶液中的三维行为有明显差异。