中科院强磁场科学中心陆轻铀课题组与张欣课题组合作，利用自制溶液扫描隧道显微镜（L-STM）实现了蛋白质亚分子特征成像。Nano Research以“Sub-molecular features of single proteins in solution resolved with scanning tunneling microscopy”为题在线发表该研究成果。

　　扫描隧道显微镜（STM）能够对蛋白质分子实现单分子成像，但大部分图像是在空气或者真空条件下获得，不能够反映出蛋白质分子的真实结构。利用原子力显微镜和扫描隧道显微镜在溶液中对蛋白质分子成像的相关研究也有很多，但是由于蛋白质分子的表面结构在溶液环境下的不稳定性以及成像技术等的限制，已报道的蛋白分子图像大都呈现球形或者椭球形的大致外形，而无法展示其亚分子结构细节，这极大限制了人们对蛋白在溶液环境下结构的了解。同时，核磁共振（NMR）技术虽然能够对蛋白在溶液环境中的结构进行解析，但是对蛋白的大小有所要求，并且不能得到单分子成像。因此，实现蛋白质分子在溶液环境下的STM高分辨成像，解析蛋白质分子的真实细节结构依然面临非常大的挑战。

　　陆轻铀实验室自行研制的溶液扫描隧道显微镜结构稳定，能够在无隔音减震的环境下获得石墨的原子分辨率图像。为实现对蛋白质分子的高分辨成像，改进了探针针尖包封技术，控制溶液漏电流小于20 pA。同时将传统的“全图恒高成像模式”改进为一行一调整的“逐行恒高成像模式”（以前一行隧道电流的平均值决定下一行恒高扫描的高度值），这样既能够在一定程度上保证探针不干扰样品表面，同时也保证了成像速度。

　　最后，利用该成像技术，与张欣课题组合作，实现了链霉亲和素，抗体和EGFR 等不同大小和形状蛋白的单分子高分辨率成像，直接观测到这三种蛋白质分子的细节特征。此外，EGFR 分子的二聚结构以及分子间的动态过程也首次被直接观测到。

　　此项技术将为进一步研究蛋白质在溶液近生理状态下的结构和功能提供一个强有力的工具。

　　　文章链接：http://link.springer.com/article/10.1007/s12274-016-1141-7。

　　　　溶液扫描隧道显微镜对(a)表皮生长因子受体激酶区和(b)链霉亲和素蛋白的高分辨率单分子成像