微晶电子衍射

MicroED的主要优势

• 微晶粉末即可，无需单晶培养

• 媲美单晶X-射线衍射结构精度

• 样品量要求低（含微晶粉末<1 mg）

• 检测所需时间短（通常当天得到结构）

• 多晶型及多组分混合物结构鉴定

• 原子级分辨率（0.7-1.0 Å）

MicroED常见应用领域

• 药物小分子

  

• 生物大分子

  

• 多孔材料（COF, MOF, Zeolite）

  

• 金属及合金

  

MicroED基本测试流程

• 1 粉末/悬浮液样品

  

  

• 2 微晶检查（PLM/XRPD）及样品制备

  

  

• 3 冷冻电镜测试

  

  

• 4 图像模式下定位合适微晶

  

  

• 5 MicroED数据收集

  

  

• 6 小分子2D结构、晶型及绝对构型

  

  

MicroED在药物小分子中的基本应用场景

• 小分子结构鉴定

  

• 手性小分子绝对构型鉴定

  

• 晶型鉴定

  

• 混合物及杂质结构鉴定

  

经典案例

大分子量天然产物绝对构型鉴定

基于动力学精修方法，MicroED可用于快速确定手性小分子的绝对构型。佰翱得已使用动力学精修或内参法完成超过100个手性小分子的绝对构型鉴定，其中许多客户报告已递交CDE。

MicroED确证小分子2D结构

使用NMR及MS等方法推导药物小分子2D结构时，时常会碰到一些难以完全确定分子结构的情况。利用MicroED可非常方便地获得相应分子的晶体结构，最大限度地消除不确定性。

API晶型鉴定

MicroED非常适合原位鉴定小分子晶型（直接测试化合物粉末，无需单晶培养），其中典型的应用场景包括水合物及溶剂合物的鉴定，盐型/共晶区分以及亚稳态晶型鉴定等。使用MicroED鉴定亚稳态晶型不仅可获得与单晶相同的晶体结构信息，且无需单晶培养，能测试粉末XRPD的样品即可直接用于MicroED测试，从而极大降低了亚稳态晶型转晶的风险。

原研药制剂中API晶型鉴定

MicroED在鉴定粉末混合物微晶样品时有着显著优势。无需重新结晶或作额外处理的情况下可非常方便地鉴定制剂产品中低载药量API晶型。当存在混合多晶型的情况时也能同时获得混合物中所有晶型对应的晶体结构。此案例中，佰翱得在1天内完成了原研药枸橼酸伊沙佐米的晶体结构鉴定。

不同批次样品晶型鉴定

在晶型鉴定过程中，两批不同条件下获得的粉末X-射线衍射图谱有时会存在细微差别。除了晶型不同可能导致区别，XRPD图谱还会受到样品结晶度、晶体缺陷、颗粒形貌导致的择优取向以及可能的杂相影响，导致有时难以确定两批样品是否为同一晶型。这种情况下，结合MicroED将大大降低晶型鉴定难度。MicroED可分别获取两批样品中主相或杂相的多种晶型信息，包括晶胞参数、空间群、晶胞中原子类型及坐标等。基于这些信息，我们可以对两批样品中不同相晶型进行直观对比，还可以基于各自的MicroED结构模拟XRPD图谱来进一步验证结果。

多组分混合物杂质鉴定

主要优势：获得直观的晶体结构；无需分离提纯不同组分；仅需数毫克样品；可根据杂质晶体形貌或衍射斑特征快速锁定目标晶体，杂质占比低于0.1%也可能完成结构鉴定。
如部分杂质已结晶：可直接使用MicroED进行结构鉴定。
部分组分结晶度不足时：可使用高通量微量结晶方案快速获取杂质微晶，然后再进行MicroED测试。

大分子量PROTAC分子结构鉴定

PROTAC分子普遍具有较大分子量（~1000 Da）且结构柔性比较大，佰翱得已使用MicroED完成近30个PROTAC分子的结构鉴定。

内参法确定手性小分子绝对构型

与单晶X-射线衍射类似，当手性分子含有多个手性中心时，从初步的MicroED晶体结构即可获得分子的相对构型（无需动力学精修）。此时，如果该分子中有构型已知的手性中心，则该手性中心可作为内参用于推导其它手性中心的构型，从而可确定该手性分子的绝对构型。当目标分子无已知手性中心时，也可通过成盐或形成共晶的方式引入具有已知手性中心的配体，进而确定目标分子的绝对构型。

2023年FDA 批准的部分药物小分子

MicroED在非小分子材料中的应用

MicroED同样可应用于分子筛、金属有机框架（MOFs）、共价有机框架（COFs）等材料，佰翱得目前已使用MicroED为多个学术机构客户提供相应服务，帮助他们完成论文发表必要的晶体结构鉴定。

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