Anonim

Ерік Бетціг, Штефан У. Пекло та Вільям Е. Мернер : це імена лауреатів Нобелівської премії з хімії за 2014 р. Трьом вченим було вшановано за те, що вони розробили флуоресцентний мікроскоп надвисокої роздільної здатності.

Визнання заслуговує на те, що за допомогою технологічних інновацій подолали межу оптичної мікроскопії, яку вважали недоступною: можливість отримання роздільної здатності вище 0, 2 мікрометра, що дорівнює половині довжини хвилі світла.

Essential. Оптичний мікроскоп - незамінний інструмент для вивчення живих «цеглинок» людського організму, таких як клітини крові, сперматозоїди, мітохондрії, а також бактерії та дріжджі. Інші методи мікроскопії, такі як електроніка, вимагають препаратів, які в кінцевому підсумку вбивають клітини для вивчення.

Перешкода, яку потрібно усунути. Однак тривалий час оптичний мікроскоп піддавався фізичному обмеженню, сформульованому в 1873 р. Німецьким оптиком і вченим Ернстом Аббе: згідно з даними Абба, роздільна здатність мікроскопів була обмежена, серед іншого, довжиною хвилі світла, Таким чином, протягом більшої частини XX століття дослідники працювали в думці, що можна спостерігати структури не менше половини довжини хвилі світла (0, 2 мікрометра).

Ви могли спостерігати контури мітохондрій, "електростанції" клітин, але не, наприклад, взаємодії між білками всередині клітин: для експертів це було схоже на можливість дивитися вниз на горизонт місто, не маючи змоги побачити обличчя тих, хто живе в окремих будинках.

Епохальний прохід. Завдяки використанню флуоресцентних молекул Бетціг, Пекло та Монернер привели оптичну мікроскопію до нового виміру: їх робота дозволила нам отримати мікроскопи дуже високої роздільної здатності, які бачать крихітні речі, розміром у мільйон міліметра. Тобто вони взяли оптичні мікроскопи, щоб побачити навіть на нанометровій шкалі. Теоретично немає структур занадто малих, щоб їх можна було спостерігати за допомогою оптичних приладів. Мікроскопія перетворилася на наноскопію .

Нові кордони. Сьогодні за допомогою наноскопії ми можемо спостерігати окремі молекули, що складають клітини та поведінку білків. Ми можемо вивчити, як молекули створюють синапси між нейронами в мозку; протеїни, що беруть участь у розвитку Паркінсона, хвороби Альцгеймера та Хантінгтона. Але також розвиток запліднених яєць в процесі, який призводить їх до того, що вони стають ембріонами, складний процес, який слід спостерігати за допомогою різних методик.

Перший принцип. Межу, теоретизовану Абаткою, було подолано двома різними та однаково ефективними способами. Насправді є два принципи, за які дослідники отримали нагороду. Перша - це мікроскопія STED (стимуляція викидів), розроблена Стефаном Пеклом у 2000 році. Ця система використовує два лазерні промені: один для того, щоб флуоресцентні молекули, розташовані на зразку, сяяли, а другий для скасування всієї флуоресценції, що випромінюється однією довжиною форма хвилі не сумісна з нанорозмірною.

Image Схема роботи системи STED. |

Другий спосіб. Інша методика, яка називається одномолекулярною мікроскопією, показала, що Бетціг і Монернер працюють окремо над вдосконаленням того ж методу, який базується на можливості активації та деактивації флуоресценції окремих молекул. Відображення одного і того ж зразка кілька разів обмежена кількість молекул щоразу висвітлюється, а потім різні зображення накладаються в одне зображення з дуже високою роздільною здатністю в нанометричній шкалі. У 2006 році Бетціг вперше застосував цей метод.

Завдяки внеску цих трьох вчених, наноскопія сьогодні є широко розповсюдженою технікою у всіх лабораторіях світу і щодня призводить до важливих відкриттів для нашого здоров’я. Ще раз - як у випадку з присудженою вчора Нобелівською премією з фізики - це премія з конкретними науковими наслідками, яка визнає соціальний внесок наукової праці.

Ось інші цікавості хвилину за хвилиною про Нобелівську премію з хімії 2014 року:

11.42 - Ретардери. Нобелівська премія з хімії буде оголошена запізненням на 5-10 хвилин. Викликати рух? Хтось повинен був бігти до ванної і не може її знайти? Або важливе оголошення і чи потрібно більше часу для епохального оголошення?

11.42 - Хто зазвичай йде - Нобелівська премія з хімії? Нобелівська премія з хімії буде оголошена запізненням на 5-10 хвилин. Викликати рух? Хтось повинен був бігти до ванної і не може її знайти? Або оголошення важливе і переконайтеся, що всі готові?

Оголошення # nobelprize2014 з хімії затримується на 5-10 хвилин!

- Нобелівська премія (@NobelPrize) 8 жовтня 2014 року

11.37 - Хто зазвичай йде - Нобелівська премія з хімії?

Топ-10 списку лауреатів з хімії (1901-2013), відсортованих за полями: pic.twitter.com/myNjH1yKbO

- Нобелівська премія (@NobelPrize) 8 жовтня 2014 року

11.27 - Хто міг перемогти? Нобелівська премія з хімії може перейти до Чинг Танга з Гонконгського університету науки і техніки або Стівена Ван Слейке з Kateeva Inc за розробку органічних світлодіодів (OLED) - технології, яка дозволяє створювати кольорові дисплеї здатний випромінювати власне світло, що знаходить широке застосування в електронній галузі. поєднався б із світлодіодним синім світлом, вчора отримав Нобелівську премію з фізики.

Іншими можливими переможцями можуть бути Чарльз Креге, Ронг Рюо та Гален Стюкі, які вивчали роль матеріалів, званих "мезопори" (тобто розміри, подібні до пори нашої шкіри) у передачі ліків, націлених на уражені раком клітини (але вони також мали б багато інших можливих застосувань).

Graeme Moad, Ezio Rizzardo та San H. Thang, троє вчених з Австралійської наукової та промислової дослідницької організації (CSIRO), могли замість цього бути винагородженими за свої дослідження щодо конкретного процесу синтезу полімерів, який називається RAFT (оборотна добавка-фрагментація ланцюгова переносна полімеризація), виявлена ​​в 1998 році. Використання полімерів знаходить багато практичних застосувань: подумайте про тефлонові, які використовуються навіть для заміщення судин.

11.18 - Нобелівська премія з хімії в цифрах

105: чи присуджуються Нобелівські премії з хімії з 1901 року.

4: жінки, які виграли Нобелівську премію з хімії
58: середній вік переможців (після вручення призу)
63: Нобелівські премії з хімії, надані одному переможцю (це рекорд)

Щоб обдурити очікування Нобеля, подивіться на ці хімічні експерименти в повільному темпі.