溶液环境下小分子组装与解组装STM成像研究获进展

　　中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心科研人员利用溶液扫描隧道显微镜（L-STM）实现了酶控小分子组装/解组装动态过程的STM成像。近期，Nanoscale 以Using L-STM to directly visualize enzymatic self-assembly / disassembly of nanofibers 为题在线发表了该研究成果。

　　小分子组装/解组装是自然界常见的一种现象，透过小分子组装/解组装可以了解很多生命运行的深层机制。已报道的研究中，大多是先将小分子在溶液下完成自组装，然后在真空环境下研究组装后的静态结构。在溶液环境下直接观测小分子的实时组装与解组装过程，目前还未见报道。

　　强磁场中心陆轻铀课题组之前已利用自主研制的高稳定-低漏电流溶液扫描隧道显微镜（漂移速率 < 60 pm/min，漏电流 < 20 pA），在“逐行恒高成像”的新模式下获得了EGFR等一系列蛋白分子的亚分子特征STM图像，论文已发表于《纳米研究》（Nano Research）。

　　在此基础上，陆轻铀课题组通过与中国科学技术大学梁高林、强磁场中心王俊峰课题组合作，实现了表皮因子受体激酶（EGFR）主导的小分子解组装动态过程（见图）和碱性磷酸酶（ALP）主导的小分子组装动态过程的直接观测。获得的高分辨率STM图像清晰地展示了自组装纳米纤维的分子排列结构；图中纳米纤维的宽度为2.9 ± 0.1 nm，纳米纤维的取向和纳米纤维内的化合物分子之间夹角约为65°，均与理论值相一致。在分解酶与合成酶作用下，图中化合物分子的实测分解与组装速度分别为8.7 nm/min和5.1 nm/min。

　　该研究工作得到了国家自然科学基金、合肥大科学中心以及中科院百人计划等项目的支持。

(a) 小分子组装/解组装示意图；(b) 表皮生长因子受体激酶（EGFR）控制的解组装动态STM成像。