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科研进展

低温透射电镜高分辨率成像用支持膜的研发

发布者:中国科学院生物物理研究所蛋白质科学研究平台 时间:2016年09月07日

低温透射电镜高分辨率成像用支持膜的研发

(黄小俊、季刚、范得印、丁玮、孙飞、徐伟) 


低温透射电镜单颗粒三维重构技术随着相差矫正电镜的实现、直接电子探测相机的普及,其分辨率提升的限制因素集中在样品制备方面。要制作一个适合获得高分辨三维重构数据的低温电镜样品,除了样品颗粒自身的性质(如全同性、分散性、大小尺寸等)以外,最重要的是承载样品的载网以及铺设在载网上的支持膜。做为承载样品的载网支持膜要求机械强度高、亲水性好、导电性能优良、表面平整、厚度适中、带有微阵列孔洞。现市售的常用微阵列支持膜(Quantifoil和C-flat)在亲水性能、支持膜厚度及导电性能方面都已固定,无法根据样品的具体需要而调整。 


生物成像中心自2008年起开始自行制备微阵列支持膜。2012年制备技术已摸索成熟并命名为GIG载网。今年,GIG载网为增强导电性能以及电子束照射时的膜稳定性,开发了纯金膜微孔阵列GiG,如图1所示。同时,其他材质的微孔阵列薄膜也在合作开发中,如非晶态的金属薄膜。除此以外,石墨烯也被尝试替代超薄碳膜作为负载在微孔阵列支持膜的连续薄膜,如图2所示。这种应用石墨烯的载网被命名为GrG载网。 


低温透射电镜高分辨率成像用支持膜的研发

图1. 纯金膜微孔阵列GiG载网。该微孔阵列为内外两圈六角形排布,中间留有聚焦位点。这种局部无序、整体有序的微孔阵列设计大大降低了自动数据收集时低倍定位的错误率,更适合自动tilt pair的数据收集。 

低温透射电镜高分辨率成像用支持膜的研发

图2 纯化的核糖体样品应用GrG制备的冷冻样品。左图的拍摄条件为FEI Titan Krios (300kV, FEG),相机FEI Falcon3EC prototype (counting mode, 1e/pix/sec, 30 sec),pixel size 0.86Å。Scale bar=50nm。右图为左图的快速傅立叶变换,其中红圈处为石墨烯的特征性衍射点。 
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