微电子衍射 (MicroED) 技术可快速测定小分子结构

微电子衍射 (MicroED) 技术可快速测定小分子结构

加州大学洛杉矶分校和加州理工学院的合作研究团队宣称，他们已经成功开发出一种革命性的新技术，能够利用基于冷冻电镜的微电子衍射 (MicroED) 技术，在短短30分钟内获得小分子化合物的结构。　

在过去几十年，人们已经开发出核磁共振及其他强大的光谱技术来鉴定小分析的结构。不过，小分子的绝对立体结构的明确测定需要X射线和/或中子衍射研究。在此项结构分析实践过程中，需要花大量时间培养盐粒大小的单晶体。由于这种单晶体和技术的固有限制，X射线晶体学很少应用于常规的有机化学分析。

为此，加州理工学院的化学系教授Brian Stoltz及其合作者利用基于冷冻电镜 (CryoEM) 的微电子衍射 (MicroED) 技术，快速可靠地测定有机小分子的结构。这种技术能够在数分钟内产生原子分辨率的晶体结构。

根据他们2018年10月发表在《ACS Central Science》的一项研究，这种新技术却不同，可以使用普通的起始样品，有时甚至是从烧杯侧面刮下的粉末，所需的准备时间远远少于预期。

MicroED在小分子样品上表现良好的原因是，尽管样品看起来可能是简单的粉末，但它们实际上含有微小的晶体，每个晶体比一粒尘埃大约小十亿倍。以前，人们并没有意识到，这些隐秘而微小的晶体在粉末样品普遍存在，研究人员也没有意识到可以使用MicroED技术轻松揭示这些晶体的分子结构。

Stoltz表示：“我们采用了最少量的样品，却获得了最优质的结构。当我第一次看到这些结果时，我吃惊得下巴都快掉了。”

对于那些希望确定小分子结构的化学家而言，这些结果有重要意义。这些小分子包括自然界中发现的天然化学物质，生化物质 (如激素，生物合成分子)，合成中间体，治疗药物，等。MicroED结构分析技术有望广泛应用在新化合物发现、药物鉴定，犯罪实验室分析、医学检测等领域。

加州理工学院的化学系教授Robert Grubbs认为：“在合成新分子的过程中，最慢的一步是确定产物的结构。这种情况可能不再有，因为该技术有望彻底改变有机化学。”Grubbs教授是2005年的诺贝尔化学奖获得者，他本人没有参与这项研究。

原文：The CryoEM Method MicroED as a Powerful Tool for Small Molecule Structure Determination.