来自 公司要闻 2019-09-23 10:15 的文章
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观察了荧光标记的溶菌酶分子在溶菌酶晶体表面

溶液晶体生长过程中,溶质分子在晶体表面通过不断的吸附/脱附过程完成在晶体表面的固定化过程,从而实现晶体的逐步生长。因此,溶质分子的吸附/脱附是晶体生长过程中非常重要的过程,其动力学过程对晶体生长动力学有重要影响。要想深入了解晶体表面的吸附/脱附过程,至少需要了解两个过程,一、分子由溶液状态转变为固相状态是如何完成的?二、在晶体表面分子是如何吸附到特定位置的?这两个过程至今仍不甚清楚。在这两个过程中,不同分子的行为是不尽相同的。通常采用的整体研究方法(如图谱法、石英振子微量天平)无法对上述两个过程进行研究,因为大量分子的平均行为无法反映出单个分子的行为。单分子技术可以避免上述整体研究方法存在的不足之处,因此是开展相关研究的强有力的工具。

7月5日至10日,应中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室邀请,印度安那大学、SSN工程学院教授(SSN College of Engineering, Anna University, India)P. Ramasamy到中国科学院新疆理化技术研究所进行学术交流。

中国科学院力学研究所微重力重点实验室副研究员戴国亮与日本北海道大学教授佐崎元(2014年度中国科学院外国专家特聘研究员)经过数年合作,采用模型体系——单斜型溶菌酶晶体,通过改进型全内反射荧光显微镜与激光共聚焦显微镜联用装置,观察了荧光标记的溶菌酶分子在溶菌酶晶体表面的吸附/脱附过程。

访问期间,分别作了题为Unidirectional Growth of Crystals From SolutionNucleation Kinetics and Crystal Growth AspectsCrystal growth from Melt的学术报告。报告中,Ramasamy详细介绍了“Sankaranarayanan -Ramasamy”溶液法定向生长大尺寸光学晶体的研究成果和进展,并通过与传统溶液法生长技术的对比,展示了SR方法在晶体尺寸大、质量好、可定向生长、简便、快速等方面的优势。新疆理化所40余名科研人员和研究生听取了报告,并与Ramasamy就相关问题进行了热烈的学术讨论。

研究人员首先在溶菌酶晶体的生长过程中研究了荧光标记的溶菌酶分子在晶体表面停留不同时间的溶菌酶分子的数密度随吸附时间的变化情况,获得了分子的吸附速率随其在晶体表面停留时间的变化结果。研究人员发现在吸附过程的初始阶段存在诱导时间段。在诱导时间段,溶菌酶分子的数密度保持恒定。在诱导时间段后,溶菌酶分子的数密度随生长时间线性增加。晶体生长状态下,在晶体表面停留时间大于20min的溶菌酶分子(实现了固定化的分子)的吸附-脱附达到了稳定状态,其数密度值大于0;而在晶体溶解-生长平衡状态下,其数密度值为0。这反映出溶液的过饱和对分子的吸附/脱附过程有重要影响。此项工作发表于Crystal Growth & Design (G. Dai, et al, The attachment and detachment processes of individual lysozyme molecules on a surface of a monoclinic lysozyme crystal studied by fluorescent single-molecule visualization, Crystal Growth & Design, 2014, 14, 5303−5309)。上述研究结果有助于更深入理解晶体生长动力学过程及杂质分子如何在晶体内的分布。

为推进实施国家“一带一路”战略,加强新疆理化所与Ramasamy及印度安那大学的合作交流,双方签署了创建“中-印晶体生长联合实验室”框架协议。联合实验室成立后,双方将在学术互访、联合科研攻关、交换培养研究生等方面进行深入的合作。会后,Ramasamy被聘为新疆理化所客座研究员,新疆理化所副所长潘世烈为其颁发了聘书。

上述研究工作得到中科院、科技部、北海道大学等经费支持。

印度SSN工程学院由印度著名实业家Sri Sivasubramaniya Nadar于1996年建立,位于印度金奈。最初隶属于印度安娜大学,1998年独立建院,是印度一所知名的工程技术研究单位。

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P. Ramasamy,印度安娜大学教授,创办了印度安娜大学晶体生长中心并任主任,印度SSN工程学院晶体生长中心主任。他长期从事人工晶体的生长技术研究,在国际上享有很高的知名度,已发表700余篇学术论文、撰写7部专著,培养博士研究生92名,被誉为“印度晶体生长之父”。以他和他的弟子的名字命名的晶体生长方法“Sankaranarayanan -Ramasamy”method已在多个国家的科研机构获得应用。

实验采用的观察池的剖面图。粗箭头所指位置是实验中单斜溶菌酶晶体的观测面

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Ramasamy作报告

不同晶体表面停留时间的溶菌酶分子随吸附时间在晶体表面的数目逐渐发生变化

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平衡和过饱和状态下分子的净吸附速率随分子在晶体表面停留时间的变化情况

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