中國科學技術大學研究人員領銜的一個團隊最近利用鉆石中的一種特殊結構做探針，首次在室內溫度空氣條件下獲得單個蛋白質分子的磁共振譜。該成果使利用基于鉆石的高分辨率納米磁共振成像診斷成為可能。

　　這一發現5日發表在新一期美國《科學》雜志上。負責該研究的中國科學技術大學教授杜江峰說，通用的磁共振技術已被廣泛用于基礎研究和醫學應用等多個領域，但其研究對象通常為數十億個分子，單個分子獨特的信息無法觀測。基于鉆石的新型磁共振技術在繼承傳統磁共振優勢的同時，將研究對象推進到單個分子，成像分辨率由毫米級提升至納米級，但其主要難點是源自單分子的信號太弱。

　　為此，杜江峰的團隊利用碳-12富集的鉆石為載體，注入氮離子使其產生一種名為“氮-空位點缺陷”的結構，并使該結構發揮探針作用，在納米尺度上靠近被探測的蛋白質。此外，他們利用一種名為“多聚賴氨酸”的物質保護蛋白質，確保其在研究過程中的穩定性。

　　研究人員選取了細胞分裂中的一種重要蛋白質MAD2為研究對象。經過兩年多的努力和逾百次嘗試，最終他們成功在室內溫度及空氣條件下首次獲取了單個蛋白質分子的磁共振譜，并通過譜形分析，獲取了其動力學性質。

　　關于這項技術的用途，杜江峰表示，最直接的用途是在不影響蛋白質性質的前提下檢測其結構和動力學性質，直接在細胞膜上或細胞內研究蛋白質分子，“這對生命科學研究來說有極大吸引力”。

　　總之，該技術拓寬了單個分子領域的研究范圍，在分析化學、結構生物學、高分子、磁性材料等領域具有重要應用前景和實用價值。以此為基礎，結合掃描探針、高梯度磁場等技術，未來可將該探測技術用于生命及材料領域的單個分子成像、結構解析、動力學監測，甚至直接深入細胞內部進行微觀磁共振研究，為獲得科學新發現孕育可能。

《科學》雜志的審稿人評價該工作是“單個蛋白質分子檢測的突破性成果”，開啟了利用“氮-空位點缺陷”進一步研究“自旋標記”蛋白質的可能，有重要應用前景。參與這項研究的還有來自中國科學院強磁場科學中心和德國斯圖加特大學的研究人員。