Аванта и К
Нобелевская премия по химии за 2014 год присуждена за флуоресцентную микроскопию высокого разрешения
10.10.2014
Нобелевская премия по химии в 2014 была присуждена трем ученым - Эрику Бетцигу, Штефану Хеллю и Уильяму Мёрнеру за их вклад в развитие методов, открывших новые потрясающие возможности для оптической микроскопии.В этом году Нобелевский комитет решил отметить самой престижной наградой в области естественных наук исследования в области микроскопии, которые позволили преодолеть предел, открытый в 1873 году микроскопистом Эрнстом Аббе.
Этот предел связан с дифракцией световых лучей и ограничивает минимальный размер частиц, которые можно наблюдать с помощью оптических систем, половиной длины волны видимого света, что составляет около 200 нанометров. Многие биологические структуры, вирусные частицы и молекулы находятся ниже этого предела, и только разработка новых методов флуоресцентной микроскопии высокого разрешения позволила ученым наблюдать в реальном времени такие процессы, как передача сигналов между синапсами, формирование эмбрионов в оплодотворенном яйце из отдельных белков, и даже проследить связь между агрегацией определенных белков и развитием таких заболеваний, как болезни Паркинсона, Альцгеймера и Гантингтона. Эти методы, благодаря своим высоким возможностям в наблюдении объектов наномира, все чаще называют наноскопией.
Флуоресцентная микроскопия - это метод, использующий для освещения исследуемого препарата эффект переизлучения молекулами красителя лазерного излучения вместо проходящего или отраженного света. При этом длина волны переизлученного света оказывается больше длины волны возбуждающего излучения. Например, при освещении образца ультрафиолетом он начинает испускать свет в видимой области. Это позволяет эффективно отсекать свет источника с помощью специальных светофильтров и наблюдать только свет, переизлученный частицами, помеченные красителями.
Награда была присуждена за два отдельных метода, позволивших повысить доступное разрешение микроскопов до 10-20 нанометров, т.е. более чем в 10 раз. Первый метод носит название "микроскопия подавления вынужденного излучения" и был разработан Штефаном Хеллем в 2000 году. В этом подходе используется два лазерных луча: один из них возбуждает свечение флуоресцентных молекул, в то время как второй подавляет всю флуоресценцию вокруг небольшого пятачка размером в несколько нанометров, на котором свечение сохраняется. Этот пятачок используется как зонд - сканируя с его помощью образец нанометр за нанометром, исследователь может получить изображение с разрешением, превышающим предел Аббе.
Работавшие независимо Эрик Бетциг и Уильям Мёрнер заложили основы для второго метода, известного как мономолекулярная микроскопия. Этот подход заглючается в вызове свечения отдельных молекул, рассредоточенных в образце. Препарат многократно фотографируют, подсвечивая то одни, то другие молекулы, после чего полученные изображения накладывают друг на друга. Полученное в результате изображение также имеет разрешение, существенно превышающее ограничение в 200 нм.
Размер Нобелевской премии в этом году составит 8 миллионов шведских крон или около 1.1 миллиона долларов США, эта сумма будет поровну разделена между лауреатами.