近日，我院马昊副教授、王翔教授、任斌教授团队在计算辅助偏振拉曼光谱技术原位解析生物软材料的三维结构方面取得重要进展。相关成果以“In Situ 3D Structural Determination of Soft Biomaterials by Computationally Assisted Polarized Raman Spectroscopy”为题发表于Journal of the American Chemical Society（DOI：10.1021/jacs.5c09396）。
生物软材料如多肽、蛋白质组装体等在生物系统和医学工程中扮演着关键角色。然而，由于生物软材料的结构由分子间弱相互作用主导，其内在有序度较低，使得传统依赖样品的长程有序性或强电子散射能力的方法（如X射线晶体学、冷冻电镜等）难以高精度表征其结构，长期存在“看不清”的瓶颈。
针对这一瓶颈问题，研究团队创新提出了一种计算辅助偏振拉曼光谱策略。该方法将偏振拉曼测量与多尺度模拟相结合，基于“三个线性独立拉曼张量确定唯一空间几何”的基本数学原理，建立了结构与偏振光谱响应之间的对应关系，实现了基于偏振拉曼技术的生物软材料三维结构解析。为验证该方法的可靠性，团队首先测试并解析结构已知的甘氨酸晶体，获得了与X射线单晶衍射相媲美的精度，证明其具备优异的结构解析能力。基于此，研究团队成功将该方法应用于多种复杂生物肽的组装体系，不仅实现了在原子精度下的二苯丙氨酸分子结构以及阿尔茨海默病相关淀粉样肽组装体结构的解析，还识别出与氢键和疏水作用相关的特征振动，从而建立了肽自组装行为与环境刺激之间的可逆调控关系。
该研究工作是在马昊副教授、王翔教授和任斌教授的共同指导下完成，魏现奎教授和中国科学院福建物质结构研究所南子昂研究员在结构解析上提供了重要支撑，2021级博士研究生席筱涵为论文的第一作者。本研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、博士后科学基金以及中央高校基本科研业务费的资助。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c09396
