R&D on in vacuo molecular deposition method for facilitating EM specimen preparation with graphene sample carrier film

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05286
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28040:Nanobioscience-related
• Research Institution: Osaka University (2022); Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (2020-2021)
• Principal Investigator: Yamashita Masao 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 特任研究員(常勤) (10727639)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安谷屋 秀仁 沖縄科学技術大学院大学, 量子波光学顕微鏡ユニット, 技術員 (00868721) ; CHEUNG Martin 沖縄科学技術大学院大学, 量子波光学顕微鏡ユニット, 技術員 (90832163)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: エレクトロスプレーイオン化 / 一分子イメージング / 低エネルギー電子顕微鏡法 / グラフェン

Outline of Final Research Achievements

This project aims to develop a new in-vacuo specimen preparation method for single biomolecular imaging by electron microscopy especially for those performed with a graphene specimen carrier film. Realization of this goal depends critically on a successful development of a versatile sample gasification technology, and we were able to achieve a good progress in this aspect through a successful development of a new electrospray ionization (ESI) system. Despite this progress, our effort on establishing the in-vacuo specimen preparation system failed to make satisfactory progress during this project period. This was due to the problem of poor ion injection efficiency into the vacuum system, which severely limited the experiment with the ions under the vacuum condition. This problem was not expected at the project planning phase but became clear at an early stage of this project. For this reason, we mostly focus on the ESI technology development work in this report.

Free Research Field

走査電子顕微鏡

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

生体高分子の高分解能一分子イメージングをSEMやTEMによる低エネルギー顕微鏡法やAFMのようなプローブ顕微鏡法によって達成するためには、目的分子と溶媒との効率的な分離を目的分子の分子構造を損なうことなく達成できることが重要である。ESI法はこの目的の達成において極めて重要な技術であるが、巨大タンパク質複合体やウイルスといった高塩濃度且つ高粘性の試料への適用はこれまで困難であった。本研究ではこの技術的課題を克服できる新規のESIエミッターキャピラリーのデザインを考案しその有効性を示した。この成果により、一分子イメージング用の試料作製法の選択肢としてのESI法の価値が大きく向上したと考えている。