Eleonóra, Zelmira, Péter2019. február 21., csütörtök
Tudomány

Kémiai Nobel-díj – 2014

2014.10.08.Admin
National Geographic Magyarország

Az idei kémiai Nobel-díjat a nanoszkópia területén elért eredményeiért három tudós kapta megosztva: Eric Betzig, William E. Moerner és Stefan Hell.

Stefan W. Hell, Eric Betzig, William E. Moerner

Fotó: nobelprize.org

Napjainkban a nanoszkópiai módszereket világszerte alkalmazzák. Az eljárás lehetővé teszi az élő sejteken belül az egyes molekulák valós idejű megfigyelését, látható az idegsejtek közötti szinapszisok képződése, vagy hogy miként alakulnak ki a patológiás fehérjeelváltozások olyan betegségekben, mint az Alzheimer-, a Parkinson- vagy a Huntington-kór.

A sejtek vizsgálatában, hosszú időn át korlátot jelentett az optikai mikroszkópok felbontóképességének határa, az úgynevezett diffrakciós limit.  „A fényelhajlás jelensége ugyanis határt szab annak, hogy egymástól milyen távolságban lévő két pontot tudunk a mikroszkóp alatt megkülönböztetni. Ez a fény hullámhosszának körülbelül a fele, a milliméter kétezred-ötezred része, ennél kisebb mérettartományban lévő struktúrákat már nem lehet optikai mikroszkóppal vizsgálni” – magyarázta Homolya László, az MTA TTK Enzimológiai Intézetének tudományos tanácsadója.

Ismertetése szerint nagyon sokan dolgoztak azon, hogy túllépjék a diffrakciós limitet, amit már 1873-ban meghatározott Ernst Abbe német matematikus és fizikus. A sejteket ugyan lehet vizsgálni optikai mikroszkóppal, hiszen átmérőjük körülbelül 10-30 mikrométer (mikrométer a milliméter ezredrésze), a sejteken belüli struktúrákat azonban már nem. Az évek során több lehetséges megoldás is született, ezek közé tartozik az elektronmikroszkóp, az eljárás azonban speciális technikát igényel, a képek vákuumban készülnek, így az élő sejtek működésének vizsgálatára csak korlátozottan alkalmasak.

„Stefan Hell, Eric Betzig és William E. Moerner munkásságát azért ismerték el Nobel-díjjal, mert trükkös optikai megközelítésekkel át tudták lépni az Abbe-törvény által meghatározott felbontási határt. Így született a szuperrezolúciós mikroszkópos technológia” – emelte ki Homolya László.

A szuperrezolúciós (nanométeres mérettartomány) mikroszkópiának több technikai megoldása is van. Az egyiket, a STED-eljárást, a stimulált emissziós kioltást az aradi születésű Stefan W. Hell dolgozta ki.

„A fluoreszcens mikroszkópiában a fényelhajlás miatt egy pontnak kiterjedése van. A STED-módszer lényege, hogy két lézerimpulzust alkalmaz: az első gerjeszti a molekulát, a másik alapállapotba juttatja vissza, így az eredeti gerjesztés helyét sokkal pontosabban meg lehet határozni” – magyarázta Homolya László.

Eric Betzig és William E. Moerner a szuperrezolúció elérésének más megközelítését választotta.

„Nagyon érdekes a Janelia Farm Research Campus kutatóintézetben dolgozó Eric Betzig története, aki a PALM-eljárást, a fotoaktiválható lokalizációs mikroszkópia módszerét dolgozta ki. 2005-ben állástalan fizikusként saját háza nappalijában barkácsolta barátjával azt a berendezést, amelyre felfigyeltek az az amerikai Nemzeti Egészségügyi Intézetben és Kaliforniából a keleti partra hívták a kutatót, hogy dolgozza ki az eljárást. A technológia lényege, hogy kisenergiájú lézerimpulzusokkal gerjesztik a molekulákat, s ezek véletlenszerű felvillanásairól rengeteg képet készít az automatizált számítógépes rendszer. A felvételek alapján pontosan azonosítani lehet a molekulák helyét, gyakorlatilag egyes molekulák szintjén lehet végezni a meghatározásokat. Hasonló elven alapul a harmadik Nobel-díjas, William E. Moerner eljárása is, amely szintén a lokalizációs mikroszkópia egy válfaja” – részletezte a kutató.

A szuperrezolúciós mikroszkópia jelentőségét taglalva Homolya László rámutatott, hogy nagyon sok betegség köthető a sejteken belüli struktúrákhoz, például a mitokondriumokhoz. Számos kóros folyamat során a sejteken lerakódások keletkeznek. Ilyen például az Alzheimer-kór, ennél egy kóros fehérje, a béta-amiloid lerakódásai jelennek meg az agy meghatározott részein. A Nobel-díjat eredményező eljárásokkal nyomon követhető az is, hogy miként viselkednek a sejteken belül a vírusok.

 

Fotó: MTI

Eric Betzig 1960-ban született a Michigan állambeli Ann Arborban. A Kaliforniai Műszaki Egyetemen (Caltech) és a Cornell Egyetemen tanult, fizikusként végzett. Diplomamunkáját a fénymikroszkópiában áttörést jelentő közeli téroptika nevű módszer kifejlesztéséről írta. A technológia gyakorlati felhasználási lehetőségeit kutatta, 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.

 

Fotó: MTI/EPA/Howard Hughes Orvosi Intézet

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 volt a tagja. 1998 óta a Stanford Egyetem kutatója, fizikai kémiával/kémiai fizikával, többek közt a sejteken belüli molekulák távoli és közeli téroptikai képalkotásával és spektroszkópiával, a sejtek háromdimenziós szuperrezolúciós képalkotását szolgáló módszerekkel, valamint a fény és az anyag közötti fokozott interakciókat előidéző nanoantennák kifejlesztésével foglalkozik. 

 

Fotó: MTI/EPA/Ulrich Perrey

Stefan W. Hell 1962-ben született Aradon. 1990-ben a Heidelbergi Egyetemen szerzett Ph.D. fokozatot. 1991 és 1993 között Heidelbergben, az Európai Molekuláris Biológiai Laboratóriumban dolgozott, majd kutatott a  finnországi Turku 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.

Forrás: MTI

Hozzászólások

A tudományos alapkutatások hasznosulása a hétköznapokban

A tudományos alapkutatások hasznosulása a hétköznapokban

Az alapkutatás esetében gyakran fölmerül a kérdés: Mi ennek a haszna?

Az adatok riasztóak, de szűrővizsgálatokkal megelőzhető a baj

Az adatok riasztóak, de szűrővizsgálatokkal megelőzhető a baj

Ugrásszerűen megnőtt a bőr daganatos elváltozásainak gyakorisága az elmúlt egy évtizedben, ezen belül a legsúlyosabb, a melanoma előfordulása.

Szemünk láttára hullik szét az ég egyik legismertebb csillagcsoportja

Szemünk láttára hullik szét az ég egyik legismertebb csillagcsoportja

A Gaia űrteleszkóp megfigyelései alapján a Tejútrendszer tömegvonzása miatt két irányba indultak meg a Hyadok csillagai.

Kína naperőművet bocsátana az űrbe

Kína naperőművet bocsátana az űrbe

Az ázsiai ország egy keringő naperőművet küldene az űrbe.

A legtöbb egészségügyi problémát okozó gombát vizsgálták debreceni kutatók

A legtöbb egészségügyi problémát okozó gombát vizsgálták debreceni kutatók

Miként határozza meg egy gombafaj stresszgénkészlete a stressztoleranciáját?

National Geographic 2019. februári címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

7 800 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket