2024年1月19日,哥伦比亚大学的Joachim Frank研究组在Cell上发表了题为Time resolution in cryo-EM using a PDMS-based microfluidic chip assembly and its application to the study of HflX-mediated ribosome recycling的文章。
冷冻电子显微镜技术已成为一种高分辨重构生物分子结构的强大技术。但这种方法本身样品制备(blotting method)速度太慢,无法抓捕构象变化及其动态过程,因为它需要将含有生物分子的样本溶液移到电镜载网上,吸干多余的液体,然后将载网放入冷冻剂中——这一过程至少需要几秒钟。
该研究通过开发一种新型时间分辨冷冻电镜方法解决了上述这一缺点。通过这种方法,含有生物分子的两个样品通过微混合器快速混合,然后在微反应器中精确控制反应时间,该时间段在数十到数百毫秒的时间范围内。然后所得反应产物经由微喷雾器雾化以微液滴的形式喷射到载网网格上并快速冷冻。文章中介绍的最新微流体芯片装置由冯相松博士设计,其中涉及主要材料由微纳流控领域常用PDMS制成。这种模块化微流控装芯片配体中微混合器和微喷雾器两个模块是通过微/纳米加工高精度成型,另一模块微毛细管作为微反应器连接微混合器和微喷雾器,用于控制反应时间。通过控制微反应器的体积,反应时间可以达到10ms的分辨率。