[发明专利]石墨烯改性

说明书

本发明涉及一种用于接纳生物样品的支持体，该支持体包括至少一个支持部件，并且包括附接至该至少一个支持部件的石墨烯，其中该石墨烯是部分氢化的石墨烯。本发明还涉及部分氢化的石墨烯表面用于支持用于电子显微术的生物分子的用途。本发明还涉及一种用于制造部分氢化的石墨烯的方法，该方法包括向石墨烯的表面施加氢离子或氢原子，其中以在1至21eV范围内的能量施加所述氢离子或氢原子。本发明还涉及一种传感器，该传感器包括能够吸附生物分子的表面，其中该表面包含部分氢化的石墨烯。本发明还涉及一种用于清洁石墨烯表面的方法，该方法包括将所述石墨烯表面与氢等离子体或氦等离子体或氖等离子体接触足以除去表面杂质的时间。

本申请是申请日为2014年8月7日、国际申请号为PCT/GB2014/052423，国家申请号为201480055929.2且发明名称为“石墨烯改性”的申请之分案申请。

技术领域

本发明处于用于生物样品的支持体的领域，如用于生物分子的支持体。

背景技术

近来，改进的电子显微镜、更加稳定的低温阶段以及具有高量子效率的直接电子探测器已经导致了生物电子显微术(EM)的革命，使得对于大分子和病毒来说接近原子分辨率3D结构成为可能^1-3。电子低温-显微术(cryo-EM)用于确定蛋白质结构。它是一种尚在发展的方法，并且所得的3D重构的分辨率已平稳地增加。利用目前的方法学，可以获得接近原子的分辨率。随着分辨率进一步提高，制药工业将希望，可能与x射线晶体学平行地，利用此技术，来理解药物如何结合至它们的蛋白质靶。然而，栅格设计和制备，自从几乎三十年前最初对它们对于电子低温-显微术(低温-EM)进行了发展之后，在很大程度上保持不变^4-6。

目前用在生物试样的低温-EM中的栅格存在若干问题。第一，使电子偏转的表面电荷的累积和电子束诱导的样品的运动导致了不是最佳的图像^7-10。其次，恰在玻璃化冷冻前存在的薄的水膜的表面积与体积的大的比率导致蛋白质在空气-水界面累积，导致变性和强优选的取向^5，11。石墨烯和更近来的石墨烷(graphane)^12，13的出现允许着手解决这些长期存在的问题。

目前，通常使用无定形碳作为用于电子显微术的支持体。典型地，将薄的碳膜(厚)悬置在较厚的有洞的无定形碳的层上，所述层跨过在典型的金属网格中的间隙¹⁴。据认为，这些薄碳膜减少带电，由于到表面的蛋白质吸附而增加粒子浓度，并且改变分子的取向分布。辉光放电是一种使得碳支持体层亲水的方法，其使用通过将在将栅格泵抽至毫托压力之后存在的残留空气气体离子化所制得的不受控的等离子体。这给予它吸附性，以有助于形成蛋白质在薄冰层中的均匀分布，用于后续的通过低温-EM的成像⁴。

无定形碳基板具有若干缺点。第一，它们显著地对图像中的噪声有贡献，对于较小的分子(小于500kDa)特别有害，在较小的分子中，信噪比(SNR)对于准确的粒子对准是关键性的。第二，蛋白质经常由于与支持碳的相互作用而采用取向的优选，并且使用目前的方法很难控制这些取向。第三，薄的无定形碳是不良导体，其累积明显的可以使电子束偏转并且在样品上施加强静电力的移动表面电荷。最后，因为复制辉光放电条件的困难，并且因为污染在碳表面上取决于它们的时期和储存条件逐步建立，难以控制蛋白质向表面上的吸附。