细菌利用各种趋性（Taxis）引导自身到达合适的生长环境，趋性对鞭毛细菌的生存具有极重要的意义。有一类具有独特趋性的趋磁细菌（MTB）能够依靠胞内的磁小体与地磁场的作用实现高效趋氧。MTB因具有感应外磁场的能力，不仅可以作为研究生物磁学的模式生物；也可以作为一种磁性生物载体在外磁场的精确控制下进行靶向治疗或在微系统中执行特殊任务。本文以Magnetospirillum magneticum AMB-1 (AMB-1)和magneto-ovoid strain MO-1 (MO-1) 两株MTB为材料，研究了AMB-1的趋光现象；然后研究了AMB-1的地磁场生物学效应；接着将极性MTB MO-1与聚苯乙烯（PS）微球相连构建了磁场控制的MTB微机器人系统。 偶然发现AMB-1表现出随自然光变化而节律性变化的行为，因此研究了AMB-1的趋光行为。实验初步建立了一套验证MTB趋光性的方法，实验结果表明，AMB-1菌群的趋光速度和光强呈正相关性，外加磁场对趋光速度没有显着影响，光照对AMB-1的生长及其磁小体的合成都有影响。推测AMB-1除了磁-氧趋性以外还存在着趋光或其它趋性，这种趋性也是MTB的生存策略。 研究了AMB-1的地磁场生物学效应。为了研究地磁场对MTB影响，在屏蔽了地磁场的零磁空间培养不同初始状态的AMB-1，测量OD值、Rmag值和铁吸收以及透射电镜观察细胞及其磁小体的形态在地磁场和零磁空间下的差异。含有磁小体的接种培养结果显示零磁空间抑制AMB-1在平台期的生长，降低了生长量，提高含成熟磁颗粒细菌的百分比；而不含磁小体的接种培养显示零磁、地磁条件下无显着性差异，这表明地磁场对MTB AMB-1的生物学效应是通过作用于其胞内原有的磁小体而产生的。在磁小体形态方面，零磁空间对有磁小体的接种培养和无磁小体驯化后的接种培养都有影响，具体表现是磁颗粒的平均尺寸增大，而且大尺寸的磁颗粒比例增加；此外零磁空间对磁小体链的排列也有影响，零磁空间的细胞内磁小体链排列不如地磁场中的整齐。本实验证明了AMB-1具有适应外磁场的变化从而调节细胞生长和磁小体形成能力。 设计并制作了一套操控MTB及MTB微机器人的系统，该系统包括置于倒置显微镜下的一套小型电磁线圈装置和基于微流体芯片的MTB微机器人。通过计算机控制直流电源可以在小型线圈装置中心平面内产生均匀磁场和旋转磁场，磁场强度0-1.5mT可调，频率0-50Hz可调。建立了一套通过免疫方法使MO-1细胞与PS微球载体相连接构成MTB微机器人的方法。设计制作了适于MTB微机器人存活并能在其中光滑地运动的微流体芯片。通过光学显微镜成像的信息反馈，电磁控制装置能够控制MO-1菌群及MTB微机器人在微流道中运动。这种微机器人有着多方面的潜在应用，如体外检测、芯片实验室、微纳器件等方面。 综上所述，初步探索了MTB AMB-1的趋光性现象，实验证明AMB-1除了具有磁-氧趋性以外，还有感受光变化的能力，推测趋光性也是MTB寻找合适生长环境的生存策略。接着实验发现了零磁空间对AMB-1的生长及磁小体的形成具有一定的生物学影响，具体表现为Rmag增大，大颗粒所占比例增多，平均磁颗粒尺寸增大，磁小体链的排列发生变化等。从另外一个角度可以认为，通过MTB AMB-1这种模式生物的零磁空间效应研究，证实了地磁场对生物的生长发育存在影响。最后利用极性MTB MO-1的“趋磁性”设计了基于微流体芯片的MTB微机器人系统，在显微镜下利用磁场实现了对MTB机器人在微流道中的运动控制，这种微机器人将在生物医学、MEMS等微系统中发挥作用。