新闻网讯（通讯员高妍）近日，Advanced Materials（《先进材料》）在线发表了高等研究院翟月明课题组关于单个蛋白质捕获以及结构分析平台，论文标题为“Light-driven Conversion of Silicon Nitride Nanopore to Nanonet for Single Protein Trapping Analysis”（《光驱动氮化硅纳米孔制造的氮化硅纳米网用于蛋白质捕获研究》）。高等研究院博士研究生李静和黄彬铜为该论文共同第一作者，翟月明教授为通讯作者。

蛋白质作为生命活动的主要承担者，在生物体内发挥着重要的功能，包括催化代谢、信号传递、物质运输和免疫等。利用固态纳米孔在单颗粒水平上实时获取溶液中蛋白质的结构信息是基础研究前沿热点。但蛋白过孔速度太快，需要对纳米孔进行修饰特定的配体分子锚定蛋白，或者寻求高带宽测试仪器。因此纳米孔束缚的方式受到了广泛关注。不过，蛋白质的颗粒尺寸较小，在溶液中布朗运动明显，捕获单个蛋白质非常困难。基于此，翟月明课题组开发了一种可靠且简便光驱动制造技术，将氮化硅纳米孔转化为稳定的纳米网平台，并通过电泳或电渗流对单个蛋白质进行捕获，实现了其结构和功能的研究。

本研究首先证明了TEM制备的纳米孔是一个富硅的损伤结构，在溶液中光照，水合电子促进该区域硅的悬挂键重新成键，发生结构重组形成纳米网。其次，以牛血清白蛋白为模型，揭示了固态纳米网可以通过电泳束缚提供蛋白质的碰撞和翻转信号，相比传统的纳米孔传感具有更多的结构信息，可以用于蛋白质三维结构区分。更重要的是，基于固态氮化硅纳米网出色稳定性，利用电渗流束缚发现卵清蛋白在溶液中存在两种不同结构状态，且可以实时监测紫外线照射引起的单个卵清蛋白结构变化过程。因此，该工作表明纳米网平台为溶液环境中蛋白结构以及瞬时动态变化研究提供了全新的方法，可以为单一实体研究提供强大工具。

图1. 氮化硅纳米网的制备以及应用示意图

研究工作得到了国家自然科学基金、学校科研公共服务条件平台和学校大型仪器设备共享平台的支持。郭存兰教授在AFM表征、土木建筑工程学院力学系刘泽教授在缩孔机理、浙江大学计算机辅助设计与图形学国家重点实验室王勇教授在MD模拟上分别对本研究给予了支持。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202210342

新闻链接：高等研究院翟月明课题组在固态纳米孔领域取得新进展-武汉大学新闻网 (whu.edu.cn)

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