溶液環境下小分子組裝與解組裝STM成像研究獲進展

　　中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心科研人員利用溶液掃描隧道顯微鏡（L-STM）實現了酶控小分子組裝/解組裝動態過程的STM成像。近期，Nanoscale 以Using L-STM to directly visualize enzymatic self-assembly / disassembly of nanofibers 為題在線發表了該研究成果。

　　小分子組裝/解組裝是自然界常見的一種現象，透過小分子組裝/解組裝可以了解很多生命運行的深層機制。已報道的研究中，大多是先將小分子在溶液下完成自組裝，然后在真空環境下研究組裝后的靜態結構。在溶液環境下直接觀測小分子的實時組裝與解組裝過程，目前還未見報道。

　　強磁場中心陸輕鈾課題組之前已利用自主研制的高穩定-低漏電流溶液掃描隧道顯微鏡（漂移速率 < 60 pm/min，漏電流 < 20 pA），在“逐行恒高成像”的新模式下獲得了EGFR等一系列蛋白分子的亞分子特征STM圖像，論文已發表于《納米研究》（Nano Research）。

　　在此基礎上，陸輕鈾課題組通過與中國科學技術大學梁高林、強磁場中心王俊峰課題組合作，實現了表皮因子受體激酶（EGFR）主導的小分子解組裝動態過程（見圖）和堿性磷酸酶（ALP）主導的小分子組裝動態過程的直接觀測。獲得的高分辨率STM圖像清晰地展示了自組裝納米纖維的分子排列結構；圖中納米纖維的寬度為2.9 ± 0.1 nm，納米纖維的取向和納米纖維內的化合物分子之間夾角約為65°，均與理論值相一致。在分解酶與合成酶作用下，圖中化合物分子的實測分解與組裝速度分別為8.7 nm/min和5.1 nm/min。

　　該研究工作得到了國家自然科學基金、合肥大科學中心以及中科院百人計劃等項目的支持。

(a) 小分子組裝/解組裝示意圖；(b) 表皮生長因子受體激酶（EGFR）控制的解組裝動態STM成像。