室溫下探測到單個蛋白質分子磁共振譜
- 發佈時間：2015-03-23 01:29:15 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
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科技日報訊 （記者吳長鋒 通訊員楊保國）中國科學技術大學杜江峰教授領銜的研究團隊首次在室溫大氣條件下獲得了世界上首張單蛋白質分子的磁共振譜。該成果3月6日發表在國際著名學術期刊《科學》上。《科學》專文報道稱讚“此工作是通往活體細胞中單蛋白質分子實時成像的里程碑”。
磁共振技術能夠準確、快速和無破壞地獲取物質的組成和結構資訊。然而當前通用的磁共振譜儀受制于探測方式，其研究對象通常為數十億個分子，成像解析度僅為毫米量級，無法觀測到單個分子的獨特資訊。基於鑽石的新型磁共振技術則能將研究對象推進到單分子，成像解析度提升至奈米級。
杜江峰研究團隊利用鑽石中的氮-空位點缺陷作為量子探針（以下簡稱“鑽石探針”），選取了細胞分裂中的一種重要蛋白為探測對象。他們首先將蛋白從細胞中分離並將標記物（氮氧自由基）固定在蛋白的特定位置，然後將此蛋白分子放在鑽石表面，此時標記物距離“鑽石探針”約10奈米，會産生僅相當於地磁場1/16的極微弱的磁信號。“鑽石探針”具有感知極弱磁信號的能力，在鐳射和微波操控下，它形成一個量子感測器，將單分子信號轉化為光學信號而加以檢測。經過兩年多的努力，最終他們成功地在室溫大氣條件下首次獲取了單個蛋白質分子的磁共振譜，並通過對比不同磁場下的多組磁共振譜的特徵，獲取了它的動力學性質。
該研究不僅將磁共振技術的研究對象從數十億個分子推進到單個分子，並且“室溫大氣”這一寬鬆的實驗環境為該技術未來在生命科學等領域的廣泛應用提供了必要條件，使得高解析度的奈米磁共振成像及診斷成為可能。
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