中国科学技术大学杜江峰教授课题组、中科院强磁场科学中心王俊峰研究员课题组和德国斯图加特大学JörgWrachtrup教授课题组等组成的联合团队在单个蛋白质分子检测方面取得突破性成果。团队成功在室内温度及空气条件下首次获取了单个蛋白质分子的磁共振谱，并通过谱形分析，获取了其动力学性质。研究成果3月6日发表在国际权威学术期刊《科学》杂志（Science. 2015,347(6226):1135-8）。同期《科学》“展望”栏目专文报道称赞“此工作是通往活体细胞中单蛋白质分子实时成像的里程碑”。 

　　 磁共振技术已被广泛用于基础研究和医学应用等多个领域，但其研究对象通常为数十亿个分子，单个分子独特的信息无法观测。基于钻石的新型磁共振技术在继承传统磁共振优势的同时，将研究对象推进到单个分子，成像分辨率由毫米级提升至纳米级，但其主要难点是源自单分子的信号太弱。 

　　研究人员利用钻石为载体，注入氮离子使其产生一种名为“氮－空位缺陷”的钻石色芯结构，并使该结构发挥探针作用，在纳米尺度上靠近被探测的蛋白质。研究人员选取了细胞分裂中的一种重要蛋白质Mad2为研究对象，把自旋标记物连接在蛋白质上，并将蛋白质利用冻干的方式放置在钻石上，然后利用一种名为“多聚赖氨酸”的物质保护蛋白质，确保其在研究过程中的稳定性。经过两年多的努力和逾百次尝试，最终成功在室内温度及空气条件下首次获取了单个蛋白质分子的磁共振谱，并通过谱形分析，获取了其动力学性质。 

　　该技术最直接的用途是在不影响蛋白质性质的前提下检测其结构和动力学性质，直接在细胞膜上或细胞内研究蛋白质分子，拓宽了单个分子领域的研究范围。以此为基础，结合扫描探针、高梯度磁场等技术，未来可将该探测技术用于生命及材料领域的单个分子成像、结构解析、动力学监测，甚至直接深入细胞内部进行微观磁共振研究。 

　　该项研究获得国家重大科学研究计划、国家自然科学基金和中科院的支持。