太赫兹研发网

来源：中国科学院重庆绿色智能技术研究院

蛋白分子膜（蛋白膜）在生物传感和生物材料领域有广泛的应用。从纳米尺度精确检测蛋白分子的成膜过程对控制蛋白膜的品质、理解蛋白膜的形成机制和评价蛋白膜的功能表现具有非常重要的意义。然而，目前尚缺少一种能够精确表征蛋白分子在成膜过程中所有形态结构的技术手段。例如：原子力显微镜虽然具有优异的表面成像功能，但是它难以提供样品的亚表面信息（表面以下的信息），无法揭示蛋白分子层的内部结构信息。

近日，中国科学院重庆绿色智能技术研究院（以下简称“重庆研究院”）王化斌研究员团队和上海大学材料生物学研究所李江教授等团队合作，报道了一种同时具有表面和亚表面探测能力的纳米级分辨太赫兹形貌重构显微技术。在本工作中，研究团队发展了多介质层有限偶极子近场理论模型，建立了基于样品太赫兹近场光学显微图像来重构样品三维形貌的方法，实现了单个蛋白分子、蛋白网状结构、蛋白单分子层和蛋白复合层的精确检测。建立的太赫兹形貌重构显微技术具有无损、无标记的特点；同时具有表面和亚表面检测能力；其侧向分辨率与原子力显微镜相当，垂直分辨率达到0.5 nm。该技术为研究生物分子、功能材料和半导体器件等样品提供了一种全新的重要技术途径。

相关研究成果以“Near-Field Terahertz Morphological Reconstruction Nanoscopy for Subsurface Imaging of Protein Layers”为题发表于《ACS Nano》。重庆研究院杨忠波助理研究员为论文第一作者，重庆研究院王化斌研究员和上海大学材料生物学研究所李江教授为论文共同通讯作者。本研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院项目和重庆市自然科学基金重点项目的资助。

在前期研究中，研究团队还联合攻关率先实现了单个生物大分子（免疫球蛋白和铁蛋白）的太赫兹超分辨成像检测（相关研究成果发表于《Small》）。