颜宁团队发《PNAS》：首次开发出制备单层石墨烯膜材料新方法-石墨烯产业专题

颜宁团队发《PNAS》：首次开发出制备单层石墨烯膜材料新方法

时间:2019-12-31 作者: 来源:新材料在线

文章来源：iNature

冷冻电子显微镜（cryo-EM）提供了一种有效的方法来研究生物大分子的结构。直接电子检测和先进算法的技术突破使cryo-EM能够以接近原子的分辨率绘制生物大分子的精确结构细节。随着cryo-EM的扩展，许多研究人员的共同看法是cryo-EM的瓶颈在于样品制备。Cryo-EM要求将蛋白质颗粒悬浮在薄薄的玻璃化冰中以避免变性。为了实现这一点，无定形碳膜和多孔碳网格已被广泛使用。碳膜（通常为20 nm厚）不可避免地会引入电子散射，这会增加噪声并降低图像分辨率。

因此，有孔的碳网格（可在孔区域中形成溶液层）已被认为是用于高分辨率单粒子分析的首选冷冻电磁网格。但是，其并不适用于所有蛋白质。尽管有些蛋白质更喜欢附着在碳膜上而无法进入孔中，但另一些蛋白质却以折衷的方式停留在空气-水界面上。另外，冰厚度的不均匀性使得难以在整个网格上搜索薄冰区域，其中图像对比度对于高分辨率图像处理是最佳的。由于稀薄的冰块和高蛋白密度是蛋白质结构高分辨率重建的关键，因此可以解决这些问题将使cryo-EM受益。

2019年12月26日，颜宁团队在国际权威期刊PNAS上发表题为“High-yield monolayer graphene grids for near-atomic resolutioncryoelectron microscopy”的文章，开发了一种更方便，成本更低的方法来制造高质量的石墨烯冷冻EM网格用于单颗粒冷冻EM分析。

冷冻电子显微镜（cryo-EM）代表了生物大分子结构测定的前沿技术。然而，与低温样品制备相关的技术挑战限制了cryo-EM无法实现更广泛的目标物的更高分离度。

该研究证明了高产量的单层石墨烯支撑膜改善了低温样品的质量。到目前为止，使用这种方法，已经通过cryo-EM和最少的数据集实现了最小蛋白质的最高分辨率结构。该技术为更接近原子分辨率的cryo-EM的更通用的冷冻样品制备铺平了道路。

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