電子顯微學最新Science:利用分子振動譜分析同位素標記物

【引言】

分子同位素標記法是生物學實驗中常用的一種化學分析技術。這一分析技術一般通過譜學方法檢測標記的同位素來實現。質譜分析是檢測同位素標記最常用的方法，但是這種方法一般會造成樣品損壞導致原有結構信息的流失。此外，紅外、拉曼光譜或者非彈性中子散射也能夠分辨鑒定同位素標記和生物標記，從而可以實現觀察分子化學中動態變化的目的。然而，目前這些檢測同位素標記的方法存在著缺乏空間分辨率、要求相對較大的樣品數等問題，大大限制了同位素標記分析的進一步發展和應用。

【成果簡介】

近期，美國橡樹嶺國家實驗室的J. A. Hachtel和J. C. Idrobo（共同通訊作者）等人利用掃描透射電子顯微學（STEM）的方法在氨基酸中實現了具有空間和譜學識別能力的位點特異性（site-specific）同位素標記。在STEM中，研究人員利用電子能量損失譜（EELS）記錄了丙氨酸的振動譜，并在納米級空間分辨率下直接解析碳位點特異性同位素標記。EELS顯示了¹³C標記的微量丙氨酸中羧酸基團碳位點因為C-O非對稱拉伸出現了4.8meV左右的同位素紅移現象，這一現象隨后通過紅外光譜以及理論計算得到了進一步的證實。這一精確的位移測量研究為在電子顯微學中實現具有空間分辨能力的位點特異性同位素標記無損分析奠定了基礎。2019年02月01日，相關成果以題為“Identification of site-specific isotopic labels by vibrational spectroscopy in the electron microscope”的文章在線發表在Science上。

【圖文導讀】

圖1 振動EELS的同位素靈敏度分析

圖2 特異性碳位點上的同位素富集

圖3 同位素靈敏度的精度分析

圖4 高空間分辨率的同位素分析

文獻鏈接：Identification of site-specific isotopic labels by vibrational spectroscopy in the electron microscope（Science, 2019, DOI: 10.1126/science.aav5845）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿，材料牛編輯整理。

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