在生物组织中,细胞常常受到所在环境施加的力学和化学信号的影响。越来越多的证据表明,环境力学信号可能会导致染色质三维构象的变化,甚至破坏DNA分子的完整性。因此,研究力学信号对DNA分子三维构象调控机制,对于理解细胞生命活动非常重要。本文采用飞秒激光双光子聚合（Two-Photon Polymerization,TPP）直写技术加工了多尺度纳米（Nanometer,nm）通道阵列和渐变尺寸锥形纳米通道。进一步,结合紫外（Ultraviolet,UV）光刻技术,将纳米通道阵列与阀控微米通道耦合,成功制备了可用于进行DNA分子操控和产生高精度力学信号的跨尺度微纳流控芯片。基于该芯片模拟细胞核内的力学环境,深入研究了皮牛顿（Pico-Newton,p N）量级的拉伸力对DNA分子三维纳米结构的调控作用。研究结果为力学信号不依赖于力学信号通路直接调控细胞转录行为提供了证据。在本文中,通过扫描电子显微镜和原子力显微镜表征可知,利用飞秒激光双光子直写技术加工的多尺度纳米通道阵列其宽度为100 nm～500 nm,渐变尺寸锥形纳米通道最小孔的尺寸小于200 nm。基于制备的功能化跨尺度微纳流控芯片,本文开展了力学信号调控DNA分子的实验研究。研究了多尺度纳米通道阵列产生的不同力学信号对DNA分子的调控作用。发现DNA分子在等效力学信号的作用下发生三维构象改变,表现为不同的拉伸长度;在300 nm的通道中,利用核因子NF-κB（Nuclear Factor-kappa B）和纳米限制结构共同构成的力学信号环境,研究了通过细胞骨架传递至染色体的力学信号对DNA分子的调控作用;发现了核因子NF-κB和纳米限制结构对DNA分子的力学调控具有协同作用,能影响转录因子在DNA分子上的富集程度。总上,本文基于UV-TPP技术构建出了一种可产生高精度皮牛顿尺度力学信号的跨尺度微纳流控芯片,模拟了细胞核内的力学环境,研究了力学信号对DNA分子三维构象的调控作用,初步探索了细胞转录过程中,力学信号对DNA分子三维构象的调控机制,这对理解力学环境信号对生命活动的调控作用有着重要意义。