ΒΡΑΒΕΙΟ ΝΟΜΠΕΛ ΧΗΜΕΙΑΣ 2014
Με τη χρήση της νανομικροσκοπίας οι επιστήμονες μπόρεσαν να μελετήσουν και να "δουν" στο εσωτερικό των ζωντανών κυττάρων και των βιολογικών ιστών. Με τις τεχνικές αυτές μπορούν να διεισδύσουν στα κύτταρα του εγκεφάλου και να δουν πώς τα κύτταρα δημιουργούν συνάψεις μεταξύ των νευρικών κυττάρων του εγκεφάλου. Ακόμη, μπορούν να εξετάσουν τις πρωτεΐνες που λαμβάνουν μέρος στις ασθένειες Πάρκινσον, Αλτσχάιμερ και Χάντινγτον καθώς δημιουργούνται, μπορούν να εξετάσουν και να ξεχωρίσουν τις εξειδικευμένες πρωτεΐνες στα γονιμοποιημένα ωάρια καθώς αυτές διαιρούνται στα έμβρυα του ανθρώπου. Αυτό ήταν ανέκαθεν το όνειρο των επιστημόνων: να μπορέσουν να διεισδύσουν στη δομή των βιολογικών μορίων. Οι κλασικοί μικροσκοπιστές, όπως ο Ernst Abbe, θεωρούσαν ότι η διακριτική ικανότητα ενός συστήματος μικροσκοπίας δεν θα μπορούσε να ξεπεράσει τα 0,2 μικρόμετρα (μm). Οι Eric Betzig, ο Stefan W. Hell και William E. Moerner βραβεύονται το 2014 με το Βραβείο Νόμπελ Χημείας διότι κατάφεραν να ξεπεράσουν αυτά τα εμπόδια και όρια που έθετε η οπτική μικροσκοπία. 'Ετσι τώρα οι επιστήμονες είναι σε θέση να μελετήσουν τον νανόκοσμο σε όλες του τις λεπτομέρειες. Με το Βραβείο αυτό βρεβεύονται δύο βασικές αρχές. Η μία αφορά τη μέθοδο "μικροσκοπία εξαναγκασμένης απόσβεσης εκπομπής" (stimulated emission depletion microscopy, STED), που αναπτύχθηκε από τον Stefan Hell το 2000. Στη μέθοδο αυτή χρησιμοποιούνται δύο ακτινες λέιζερ, η μία διεγείρει τα φθορίζοντα μόρια ώστε να εκπέμψουν φθορισμό ("να λάμψουν"), ενώ η άλλη αναστέλλει τον φθορισμό εκτός από την περιοχή των νανομέτρων. Με την σάρωση πάνω από το δείγμα, νανόμετρο προς νανόμετρο, παράγεται μία εξαιρετική εικόνα με υψηλής διακριτικότητας.
Οι άλλοι δύο επιστήμονες Eric Betzig και William Moerner, ερευνούσαν ξεχωριστά και έβαλαν τα θεμέλια για τη δεύτερη μέθοδο "Μικροσκοπία ενός μόνου μορίου" (Single-Molecule Microscopy, SMM), η οποία στηρίζεται στην ικανότητα να μετατρέψει την ικανότητα φθορισμού των μορίων εναλλάξ θετικά και αρνητικά (on and off). Με τη μέθοδο αυτή οι επιστήμονες βλέπουν την εικόνα της ίδιας περιοχή για πολυλαριθμες φορές, αφήνοντας ολίγα διάσπαρτα μόρια να φθορίζουν (glow) κάθε φορά. Με την επικάλυψη των εικόνων αυτών μία έντονη υπερ-εικονα διακρίνεται σε επίπεδο νανοδιαστάσεων. Το 2006 ο Eric Betzig χρησιμοποίησε τη μέθοδο αυτή για πρώτη φορά. Σήμερα οι μέθοδοι χρησιμοποιούνται ευρύτατα στην έρευνα και σε πολλές πρακτικές εφαρμογές.
- Huang B, Bates M, Zhuang X: "Super-resolution fluorescence microscopy", Annu Rev Biochem. 78:993-1016, 2009 (PubMed). - Scientific Background on the Nobel Prize in Chemistry 2014: "SUPER-RESOLVED FLUORESCENCE MICROSCOPY".
Επιμέλεια κειμένου: Θανάσης Βαλαβανίδης, Καθηγητής 8/10/2014 |