样品制备已成为冷冻电镜技术解析生物样品高分辨率结构的主要限速步骤。在该过程中，气液界面效应、背景噪音和优势取向等问题，可能导致冷冻电镜结构解析失败或重复性较差。石墨烯因其低背景噪音、高机械强度和高导电性等特性，被用作冷冻电镜样品制备支撑膜，以提升样品质量。

不久前，清华大学王宏伟课题组和北京大学彭海琳课题组合作开发了一种基于石墨烯“三明治” 结构的冷冻电镜生物样品制备方法，以“石墨烯三明治技术用以生物冷冻电镜结构解析”为题，发表于《美国科学院院报》期刊。

该研究通过在两层石墨烯间封装生物样品溶液，制备冰层厚度适宜的石墨烯“三明治”样品（图1），用于高分辨冷冻电镜重构。

常规石墨烯膜制备冷冻电镜样品的方法能够增加颗粒吸附，减轻气液界面带来的干扰。然而，石墨烯支持膜仅存在于冰层一侧，不能消除另一侧气液界面对样品的影响，并且在支撑膜亲水性不佳时，容易出现样品脱水现象（图1a）。

图1.采用石墨烯作为支持膜的冷冻电镜样品制备示意图

为解决这一问题，研究团队开发了一种石墨烯“三明治”技术，在生物样品溶液两侧都铺设石墨烯支持膜，对生物样品进行封装，进而制备冷冻电镜样品，从而彻底避免气液界面等问题的影响（图1b）。

图2.石墨烯“三明治”结构应用于冷冻电镜结构解析