[發明專利]一種同步輻射串行晶體學靜電紡絲上樣裝置以及一種基于同步輻射的串行晶體學實驗方法

有效

• 申請號: 202010562025.6
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111678929B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 余立;孫波;王志軍;汪啟勝
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院
• 主分類號: G01N23/20008
• 分類號: G01N23/20008;G01N23/207;D01D1/02;D01D5/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 余永莉

本發明提供一種同步輻射串行晶體學靜電紡絲上樣裝置以及一種基于同步輻射的串行晶體學實驗方法。該上樣裝置包括：微流注射泵；與微流注射泵連接的四通管，樣品母液和子液經過四通管被制備成同軸紡絲液；真空腔，包括：真空腔本體，入射窗口和衍射光出射窗口，電源電極針頭和電源負極針頭；高壓電源；以及真空泵；其中，同軸紡絲液被輸送到真空腔內，在高電壓作用下形成靜電紡絲射流，實現穩定可控的串行晶體學上樣。根據本發明，為同步輻射光束線站上的串行晶體學實驗提供穩定連續的上樣，通過抽真空大幅降低空氣電離對腔內電場的影響，解決了靜電紡絲上樣裝置在同步輻射線站X射線作用下空氣電離干擾的問題，大幅提高了靜電紡絲射流的穩定性。

技術領域

本發明涉及同步輻射領域，更具體地涉及一種同步輻射串行晶體學靜電紡絲上樣裝置以及一種基于同步輻射的串行晶體學實驗方法。

背景技術

X射線衍射法被廣泛運用于生物大分子結構的解析，據統計蛋白質數據庫(Protein?Data?Bank，PDB)中約90％的結構都是通過X射線晶體學方法得到的。但是常規的X射線晶體學方法對晶體的質量和尺寸有一定的要求，對于某些蛋白(特別是膜蛋白)難以得到良好的晶體。對于尺寸較小的晶體，輻射損傷可能會導致蛋白質結構改變，這也是這種方法的面臨的一個問題。

隨著X射線自由電子激光技術(X-FELs)的出現，通過使用飛秒級的X射線脈沖，在輻射損傷發生前完成實驗數據的采集，即損壞前衍射(Diffract-before-destroy)，解決了輻射損傷的難題。這個技術的突破也使X射線可以用于采集小于幾微米的晶體數據，解決了傳統X射線晶體學方法中晶體尺寸的問題。單個晶體在數據采集后即損壞，一串蛋白樣品被源源不斷地輸送到X射線的路徑上，以實現數據的連續采集。

隨著X射線串行飛秒晶體學(Serial?Femtosecond?Crystallography，SFX)的成功，串行晶體學在同步輻射上的應用開始受到人們的關注。XFEL裝置目前實驗資源緊缺，如果能成功發展基于同步輻射的串行晶體學技術，就可以充分利用現有的實驗資源進行串行晶體學實驗。2014年Stellato等在原理上證明了同步輻射串行晶體學的可行性，人們開始嘗試將SFX中的上樣方法應用到基于同步輻射的串行晶體學實驗中。

發明內容

本發明的目的是提供一種同步輻射串行晶體學靜電紡絲上樣裝置以及一種基于同步輻射的串行晶體學實驗方法，從而解決傳統X射線晶體學方法由于晶體尺寸小而容易出現輻射損傷，X射線自由電子激光裝置可以解決輻射損傷，但是又因為實驗資源緊缺而無法滿足實際需求的問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

根據本發明的第一方面，提供一種同步輻射串行晶體學靜電紡絲上樣裝置，包括：用于分別推送樣品母液和保護液子液的微流注射泵；與所述微流注射泵連接的四通管，所述樣品母液和保護液子液經過所述四通管被制備成同軸紡絲液；真空腔，包括：真空腔本體，分別布置于所述真空腔本體前、后兩端的入射窗口和衍射光出射窗口，分別布置于所述真空腔本體上、下兩端的電源電極針頭和電源負極針頭；分別與所述四通管和真空腔連接的高壓電源；以及與所述真空腔連接的真空泵；其中，所述同軸紡絲液經所述電源電極針頭被輸送到所述真空腔內，在強電場作用下形成靜電紡絲射流，實現穩定可控的串行晶體學上樣。

所述四通管包括：沿上、下、左、右四個方向貫通的十字形的外殼，從左至右貫穿所述外殼內部延伸的第一毛細管，從上方伸入所述外殼內部延伸并與所述第一毛細管保持間隔的第二毛細管，從下方伸入所述外殼內部延伸并與所述第一毛細管保持間隔的金屬棒，從右側伸入所述外殼內部延伸并套接于所述第一毛細管外側的第三毛細管，所述第三毛細管與所述第一毛細管保持間隔地同軸延伸。

所述的微流注射泵主要用于控制樣品流速，將樣品穩定緩慢的輸送到光路上。根據本發明提供的四通管主要用于將樣品母液與保護液子液合并成同軸紡絲液，保護樣品母液在真空腔內不與真空環境直接接觸，同時也便于更換內側的樣品溶液。