电子显微学最新Science:利用分子振动谱分析同位素标记物

【引言】

分子同位素标记法是生物学实验中常用的一种化学分析技术。这一分析技术一般通过谱学方法检测标记的同位素来实现。质谱分析是检测同位素标记最常用的方法，但是这种方法一般会造成样品损坏导致原有结构信息的流失。此外，红外、拉曼光谱或者非弹性中子散射也能够分辨鉴定同位素标记和生物标记，从而可以实现观察分子化学中动态变化的目的。然而，目前这些检测同位素标记的方法存在着缺乏空间分辨率、要求相对较大的样品数等问题，大大限制了同位素标记分析的进一步发展和应用。

【成果简介】

近期，美国橡树岭国家实验室的J. A. Hachtel和J. C. Idrobo（共同通讯作者）等人利用扫描透射电子显微学（STEM）的方法在氨基酸中实现了具有空间和谱学识别能力的位点特异性（site-specific）同位素标记。在STEM中，研究人员利用电子能量损失谱（EELS）记录了丙氨酸的振动谱，并在纳米级空间分辨率下直接解析碳位点特异性同位素标记。EELS显示了¹³C标记的微量丙氨酸中羧酸基团碳位点因为C-O非对称拉伸出现了4.8meV左右的同位素红移现象，这一现象随后通过红外光谱以及理论计算得到了进一步的证实。这一精确的位移测量研究为在电子显微学中实现具有空间分辨能力的位点特异性同位素标记无损分析奠定了基础。2019年02月01日，相关成果以题为“Identification of site-specific isotopic labels by vibrational spectroscopy in the electron microscope”的文章在线发表在Science上。

【图文导读】

图1 振动EELS的同位素灵敏度分析

图2 特异性碳位点上的同位素富集

图3 同位素灵敏度的精度分析

图4 高空间分辨率的同位素分析

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

本文由材料人学术组NanoCJ供稿，材料牛编辑整理。

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