目前蛋白质结晶是限制结构生物学研究的一个重要瓶颈。近年来，为了降低样品消耗、提高结晶筛选的通量和效率，人们将微流控技术引入了蛋白质结晶领域[1]，但是从结晶筛选模式来说，现有的微流控蛋白质结晶芯片大多是围绕液-液扩散结晶方法和批量结晶方法来设计制作的，而目前结构生物学实验室中应用最广泛的气相扩散结晶筛选方法还未在微流控平台上真正实现，因此导致现有的微流控结晶芯片并未得到广泛接纳和应用。针对现有蛋白质结晶芯片的局限，本文研究了一种可实现气相扩散结晶模式的微流控蛋白质结晶芯片。图1显示了该气相扩散型蛋白质结晶芯片的结构示意图。该芯片由含管道结构的疏水性PDMS片和亲水性玻璃基片可逆键合而成，包括24个结晶单元，每个单元均包含结晶剂定容管道、蛋白质定容管道、结晶反应腔、隔离腔及结晶剂储液管道等关键功能结构，其中隔离腔两侧通过连接管道分别与结晶反应腔和结晶剂储液管道相连，使得反应腔中的结晶液和储液管道中的结晶剂处于一个共通的空间，彼此之间可以发生气相物质交换，从而可以实现基于气相扩散模式的结晶实验。该芯片中的流体操控类似于我们以前研制的圆盘式批量型蛋白质结晶芯片，是通过毛细作用和离心力的协同作用来实现的[2]，首先加入进样口的样品和结晶剂在毛细力的作用下自动充满进样管道和定容管道，在定容管道与结晶反应腔结合处，由于毛细微阀的作用，流体自动停止于此处；然后，将完成充样的结晶芯片放置于离心机上，通过旋转离心，使得定容管道中的样品和结晶剂克服毛细微阀的阻力进入结晶反应腔中，实现定量分配和混合。由于连接管道与隔离腔结合处截面很小，所形成的毛细微阀阻力极大，因此可保证离心过程中结晶反应腔中的液体不会因离心力的作用而进入隔离腔中。图2a和图2b分别显示了结晶芯片中毛细自动充样后和离心分配后的照片。为了评估本文所提出的气相扩散型蛋白质结晶芯片的实用性，我们以结晶模式蛋白溶菌酶为实验对象，进行了芯片上的蛋白质结晶实验。实验结果初步证明了该芯片可以实现基于气相扩散结晶模式的蛋白质结晶条件筛选(如图3所示)。本文所提出的气相扩散型蛋白质结晶芯片将结构生物学实验人员最熟悉和偏爱的气相扩散结晶方法移植到微流控芯片上，有可能提高微流控技术在结构生物学实验室的接纳度，充分发挥微流控技术低耗样、高通量、快速的优势，为提高蛋白质结晶效率服务，同时气相扩散型蛋白质结晶芯片也更有利于传统结晶方法积累的大量宝贵经验有效地转移至微流控结晶芯片上，实现传统方法与新技术的充分融合，促进结构生物学的快速发展。