北京大学化学与分子工程学院彭海琳课题组与合作者发表了题为“Self-assembled superstructure alleviates air-water interface effect in cryo-EM”的研究论文（Nature Commun .2024, 15, 7300），报道了基于石墨烯-硬脂酸分子自组装层复合结构（GSAMs）的冷冻电镜载网，该复合结构在冷冻制样时显著抑制了生物蛋白分子因吸附在气液界面而导致的结构变性和优势取向问题。同时，GSAMs能显著丰富蛋白分子在无定形冰中的取向，有利于实现单颗粒冷冻电镜的高分辨结构解析。通过GSAMs，研究团队成功实现多种蛋白近原子级分辨率的三维结构解析。在最新的研究工作中（Nature Commun . 2024, 15 , 7300），研究团队基于硬脂酸分子在石墨烯表面的自组装行为，获得液面上自支撑的大面积石墨烯薄膜，即GSAMs，制得的石墨烯电镜载网能有效抑制冷冻电镜制样中的气液界面效应。该方法简单易行，且避免了传统的高分子辅助转移法带来的污染。基于此，研究团队实现了悬空石墨烯电镜支撑膜的批量制备，其悬空膜完整度高达99.5%。通过扫描隧道显微镜（STM）、冷冻电镜等表征手段，以及DFT理论计算，研究团队确定了硬脂酸分子的自组装结构：两个硬脂酸分子的羧基通过分子间氢键连接成环，形成二聚体后实现规则排列。紧接着，研究团队将GSAMs载网用于冷冻电镜成像中，发现GSAMs复合膜提供了与蛋白分子相互作用的界面，因此该复合结构对蛋白具有“锚定”作用，在负载时能显著降低蛋白吸附在气液界面的比例。同时，研究团队将GSAMs与冷冻电镜成像常用的表面活性剂添加剂进行对比，发现GSAMs能更好地提高蛋白分子在冰层中的浓度及取向，有利于高效率、高分辨的三维重构。综合以上优势，研究团队利用GSAMs载网对多种不同尺度的蛋白进行了冷冻电镜的高分辨结构解析，包括2.6Å分辨率的链霉亲和素（streptavidin, 52kDa）、3.3Å分辨率的人体血管紧张素转换酶2-新冠病毒刺突蛋白受体结合结构域复合体（ACE2-RBD, 100kDa）以及2.0Å分辨率的20S蛋白酶体（20S proteasome, 690kDa）等。