Nanoszkópiáért járt a kémiai Nobel-díj

Két amerikai és egy német tudós Eric Betzig, William E. Moerner és Stefan Hell kapta megosztva az idei kémiai Nobel-díjat - jelentették be szerdán a Svéd Királyi Tudományos Akadémián Stockholmban.

A bizottság indoklása szerint napjainkban a nanoszkópiai módszereket világszerte alkalmazzák. Az eljárás egyebek közt lehetővé tette az élő sejteken belül az egyes molekulák nyomon követését és annak megfigyelését, hogyan képződnek szinapszisok az idegsejtek között vagy miként alakulnak ki a patológiás fehérjeelváltozások olyan betegségekben, mint az Alzheimer-, a Parkinson- vagy a Huntington-kór.

Hosszú időn keresztül az optikai rendszerek térbeli felbontóképességének az úgynevezett diffrakciós limit szabott határt, az a legkisebb távolság, amelynél a tárgypontok még különálló képpontokként képződnek le. Ez a fény hullámhosszának a fele. E leküzdhetetlennek hitt fizikai akadályon a fluoreszkáló molekulák segítségével sikerült túljutniuk az idei kémiai Nobel-díjasoknak.
Eric Betzig, William E. Moerner és Stefan Hell munkásságának köszönhetően az optikai képalkotó rendszerek már képesek nanoméretes (a milliméter milliomod része) tartományban zajló folyamatokat is megfigyelni.

A bizottság két különböző módszert díjazott. Az egyik a stimulált emisszió-depléció (stimulated emission depletion, STED), amelyet Stefan Hell dolgozott ki 2000-ben. Az eljárás során két lézernyalábot alkalmaznak: az egyikkel gerjesztik a fluoreszcens molekulákat, a másikkal visszakényszerítik alapállapotukba, kivéve a nanométer nagyságú struktúrákat. A mintát nanométerről nanométerre letapogatva kapják az optikai mikroszkópoknál nagyságrendekkel nagyobb felbontású képeket.

Eric Betzig és William E. Moerner egymástól külön dolgozta ki a másik eljárást, az egymolekula-mikroszkópia alapjait, amely az egyes fluoreszcens molekulák fénykibocsátásának ki- és bekapcsolásán alapul. Ugyanarról a területről készített számtalan felvétel mindegyike csupán az éppen világító molekulákat "ragadja ki", ám e képek "összesítése" eredményezi a nanométeres felbontású felvételeket.
"Korábban talán láthattuk egy baktérium körvonalait, de most már bepillanthatunk a belsejébe és láthatjuk, mi történik az egyes molekulákkal" - magyarázta a bizottság egyik tagja, Claes Gustaffson, hozzátéve, hogy a nanoszkópiás technika olyan részletességű tanulmányozást tesz lehetővé, amelyről korábban csak álmodtak. Forradalmi újításról van szó, 15 éve még lehetetlennek tartották a limit áttörését - mondta.

Eric Betzig 1960-ban született a Michigan állambeli Ann Arborban. Tanulmányait a Kaliforniai Műszaki Egyetemen (Caltech) és a Cornell Egyetemen végezte fizikusként. Diplomamunkáját a fénymikroszkópiában áttörést jelentő közeli tér optika nevű módszer kifejlesztéséről írta. A technológiát finomítva kutatta annak gyakorlati felhasználási lehetőségeit, köztük az adattárolást, a félvezetős spektroszkópiát és a szuperrezolúciós fluoreszcens képalkotást a sejtekről. A Howard Hughes Orvosi Kutatóintézet vezető munkatársa, biológiai célú optikai képalkotási technológiák kifejlesztésével foglalkozik.

William E. Moerner 1953-ban született a kaliforniai Pleasantonben. A Cornell Egyetemen szerzett Ph.D. fokozatot, előtte a St. Louis-i Washington Egyetemen tanult. Matematikus és fizikus, 1981 és 1995 között az IBM kutatási részlegének tagja volt. Több egyetemen - például a Kaliforniai Egyetem San Diegó-i intézményénél - vendégtanárként dolgozott, 1998 óta a Stanford Egyetem kutatója, fizikai kémiával/kémiai fizikával, többek közt a sejteken belüli molekulák távoltér és közeli tér optikai képalkotásával és spektroszkópiával, a sejtek háromdimenziós szuperrezolúciós képalkotását szolgáló módszerek, valamint a fény és az anyag közötti fokozott interakciókat előidéző nanoantennák kifejlesztésével foglalkozik.

Stefan W. Hell 1962-ben született Aradon. 1990-ben a Heidelbergi Egyetemen szerzett Ph.D. fokozatot. 1991 és 1993 között az európai molekuláris biológiai laboratóriumban dolgozott, majd kutatott a Turkui Egyetemen és Oxfordban. 1997-ben került a göttingeni Max Planck Biofizikai Kémiai Intézethez. 2002 óta az intézmény igazgatója, a nanobiofotonikai részleg létrehozója. Kísérleti fizikát tanít a Göttingeni Egyetemen, elméleti fizikát a Heidelbergi Egyetemen. 2003 óta ő vezeti a német rákkutatási központ nagyfelbontású optikai mikroszkópiával foglalkozó részlegét Heidelbergben.

A kitüntetettek 8 millió svéd koronával (272 millió forintnak megfelelő összeggel) gazdagodnak, a díjátadó ünnepséget hagyományosan december 10-én, az elismerést alapító Alfred Nobel halálának évfordulóján rendezik. A kémiai Nobel-díjat tavaly is az Egyesült Államokban kutató három tudós kapta, akkor a komplex kémiai rendszerek modellezését jutalmazta a Nobel-bizottság.