Nobelprijs Chemie 2014

De Nobelprijs voor de Scheikunde 2014 gaat naar Eric Betzig, Stefan W. Hell en William E. Moerner voor werk aan hoogresolutie fluorescentiemicroscopie. Ze wisten de barrière te doorbreken die lang de mogelijkheden van lichtmicroscopie beperkte. Hun toepassing van fluorescente moleculen bracht de optische microscopie in het nanodomein. Dat is onder andere van belang voor de studie van moleculaire processen in levende cellen.

8 oktober 2014

De Nobelprijs voor de Scheikunde 2014 voor Eric Betzig, Stefan W. Hell en William E. Moerner voor hun werk aan fluorescentiemicroscopie.
Nobelprize.org

Lang werd het voor onmogelijk gehouden: individuele moleculen werkelijk ‘in beeld’ brengen. Toch kan dat tegenwoordig, in het vakgebied dat vaak als nanoscopie wordt aangeduid. Eiwitten die een rol spelen bij Alzheimer, moleculen die de communicatie tussen hersencellen verzorgen: met geavanceerde microscopen kunnen wetenschappers er gewoon naar kijken. De Nobelprijswinnaars van dit jaar slaagden erin de traditionele limiet van optische microscopen te doorbreken.

Meer dan een eeuw gingen wetenschappers ervan uit dat het met zichtbaar licht niet mogelijk zou zijn details kleiner dan een vijfde micrometer (200 nanometer) in beeld te brengen. De Duitse natuurkundige Ernst Abbe had al in 1873 voorgerekend dat de buigingseigenschappen van licht een grens stellen. Alternatieven zoals de elektronenmicroscoop boden op een gegeven moment wel soelaas, maar lang niet overal. Vooral gevoelig biologisch materiaal liet zich er lastig mee onderzoeken. En levende materie tot op de nanometer in beeld brengen, dat was al helemaal niet aan de orde.

Onder de limiet

Aan het begin van deze eeuw kwam daar verandering in. Stefan Hell ontwikkelde in 2000 een techniek met twee laserbundels. De ene bundel laat fluorescente moleculen oplichten, de andere dooft dat licht weer uit – behalve in een klein gelokaliseerd gebiedje met nanometer-afmetingen. Met Hells stimulated emission depletion (STED) is het mogelijk om een sample al scannend in beeld te brengen. Het resulterende beeld heeft dan details die ruim onder Abbe’s diffractielimiet liggen.

Stefan Hell

De Duitser Stefan W. Hell (1962, geboren in Arad, Roemenië) is directeur van het Max Planck Instituut voor Biofysische Chemie in Göttingen (Duitsland) en onderzoeksleider bij het Duitse Centrum voor Kankerkonderzoek in Heidelberg (Duitsland). Hij vertelt in het Engels over het belang van wetenschap en zijn onderzoek. “De geschiedenis van de mens is, als je goed kijkt, een geschiedenis van wetenschap.”

De andere winnaars, Eric Betzig en William Moerner, legden afzonderlijk van elkaar de fundamenten voor een andere aanpak. Met hun uiterst gevoelige single-molecule microscopy is het mogelijk om de fluorescentie van individuele moleculen aan en uit te zetten. Daarmee is het bijvoorbeeld mogelijk om verspreid liggende moleculen in een sample (een cel bijvoorbeeld) te activeren. Door dat vele keren te herhalen ontstaat uiteindelijk een opname met nanometerresolutie – in 2006 stonden de eerste opnames (van lysosomen) in Science.

Eric Betzig

De Amerikaan (1960) heeft een onderzoeksgroep op de Janelia Research Campus van het Howard Hughes Medical Institute in Ashburn (Verenigde Staten). Hij vertelt in het Engels over zijn carrière en inspiratiebronnen. “Ik ben meer een ingenieur dan een wetenschapper.”

William Moerner

De Amerikaan William E. Moerner (1953) werkt bij Stanford University (Stanford, Verenigde Staten), waar hij hoogleraar is in zowel de chemie als de toegepaste natuurkunde. Collega’s en hijzelf over het grote aantal vakgebieden waarin hij geïnteresseerd is. “Ik zie mezelf als de eeuwig voortdurende student. Ik vind het heerlijk om over nieuwe wetenschappelijke gebieden te leren.”