王宏伟

座谈会上，双方就石墨烯载网在冷冻电镜解析生物样品高分辨结构中的应用展开交流与讨论，重点听取了BGI与北京大学彭海琳团队在超平整石墨烯薄膜转移技术和石墨烯冷冻电镜支撑膜产品方面的最新研发及应用成果。双方就未来协同推进资源共享，深化战略合作，共同探索冷冻电镜表征新领域等内容展开了深入探讨。

在制备石墨烯“三明治”样品的过程中，先将生物样品溶液滴加到石墨烯电镜载网上，然后再将另一层石墨烯转移覆盖至上述载网表面。为解决上层石墨烯易于卷曲破碎而不便转移的问题，研究团队采用硬脂酸分子辅助石墨烯自支撑地悬浮在缓冲液表面，后将其转移至滴加样品溶液的石墨烯载网上。这种方法能够高成功率、高重复率地实现石墨烯“三明治”结构封装样品溶液。

为了克服这些挑战，研究人员探索了用两种不同的亲和配体修饰的双亲和石墨烯（DAG）作为低温EM样品制备的支撑材料。配体可以与相应标记颗粒上的不同位点结合，从而产生颗粒的各种取向分布，并阻止蛋白质颗粒吸附到空气-水界面上。正如预期的那样，在两种不同的蛋白质情况下，包括严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型刺突糖蛋白，与单一功能化石墨烯相比，DAG表现出对靶大分子的高结合特异性和亲和力，导致颗粒欧拉角分布更加平衡。

报道了新型超平整石墨烯电镜载网，破解了高分辨冷冻电镜表征中均匀薄冰的制备难题。该工作表明，超平整石墨烯/均匀薄冰支撑膜能显著提升冷冻电镜成像质量和效率，实现多种小蛋白（分子量小于70 kDa）的高分辨三维重构。

该研究合成了多种带有不同电荷性质基团（如氨基和磺酸根）的重氮盐分子，并利用这些重氮盐分子对CVD生长的石墨烯膜进行功能化修饰，进而获得带有不同电荷性质的石墨烯支撑膜。他们利用石蜡作为转移介质，将石墨烯支撑膜洁净转移到电镜载网上，用以冷冻电镜样品制备。

石墨烯载网表现出三大优势：一是由于石墨烯薄到几乎透明，所以不管对于何种样品，石墨烯载网都会提供很好的支撑，并让样品保持非常高的自然状态；二是对于生物样品来说，石墨烯载网可以有效地避免生物大分子接触气液界面，从而使样品保持自然状态。三是石墨烯载网可以提高样品制备的成功率，虽然电子显微镜还是同样的电子显微镜，但由于石墨烯载网具有更低的背景噪音以及电子束诱导的样品漂移，让样品呈现更均匀分布等优势，有效提高了样品制备过程的可重复性，通过缩短样品制备过程中每个步骤的时间，石墨烯载网的应用大大提高了结构解析的效率。