28.02.2020
PL EN
09.10.2014 aktualizacja 09.10.2014

Stefan W. Hell – pokonywanie barier mikroskopii

Badacz Stefan W. Hell czytał akurat gazetę, gdy został w środę oficjalnie powiadomiony, że otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii. „Byłem całkowicie zaskoczony, nie mogłem uwierzyć" - powiedział.

Niemiecki naukowiec, który urodził się w 1962 r. w Arad w zachodniej Rumunii, uświadomił sobie, że właśnie został noblistą dopiero wtedy, gdy skojarzył głos rozmówcy z Komitetu Noblowskiego. Doczytał akapit artykułu do końca i dopiero wtedy zatelefonował do żony.

Oprócz Hella za opracowanie mikroskopii fluorescencyjnej nagrodą zostali uhonorowani badacze: Eric Betzig i William E. Moerner.

W wywiadzie udzielonym tuż po ogłoszeniu laureatów Hell powiedział, że kocha zawód badacza. „Zawsze byłem ciekawy, lubiłem wyzwania. Naukowcy pracują na granicy poznania, ekscytujące jest zatem sięganie dalej i myślenie o rzeczach, o których inni nie pomyśleli. To coś w rodzaju przygody” - opisał.

Przygoda Stefana Hella z nauką zaczęła się na uniwersytecie w Heidelbergu, gdzie zaczął studia, a potem w 1990 r. uzyskał tytuł doktora fizyki. I zainteresował się mikroskopią świetlną.

W latach 1991-93 prowadził badania w Europejskim Laboratorium Biologii Molekularnej w Heidelbergu (European Molecular Biology Laboratory), w którym opracował zasady działania mikroskopu 4Pi, poprawiającego rozdzielczość mikroskopii świetlnej. Udało się tego dokonać dzięki umieszczeniu drugiego obiektywu pod preparatem przekazującym dodatkowe informacje (wiązki światła przechodzące przez oba obiektywy przebywają dokładnie taką samą drogę optyczną i trafiają na ten sam detektor, gdzie ze sobą interferują).

Kolejną barierę w mikroskopii świetlnej Hell pokonał, gdy 1993 r. wyjechał do Turku w Finlandii, gdzie na wydziale fizyki medycznej kierował własną grupą badawczą. Zaproponował wtedy pomysł zbudowania mikroskopu STED.

Dzięki temu urządzeniu udało się pokonać tzw. limit Abbego, czyli wynikające z praw fizyki falowej ograniczenie rozdzielczości przestrzennej, niepozwalające na obrazowanie struktur mniejszych niż ok. 200 nm, cieńszych od ludzkiego włosa. Tymczasem wiele struktur wewnątrzkomórkowych mieści się w granicach od 10 do 200 nm, co powoduje, że w mikroskopie świetlnym mają one postać jedynie rozmytych plam albo są zupełnie niewidoczne.

„Nikt wtedy nie wierzył, że pokonanie tej bariery będzie możliwe” – powiedział kilkanaście lat później Stefan Hell podczas uroczystości wręczenia nagrody European Science Award. Sądzono wtedy, że tak małych struktur nie będzie w stanie pokazać żaden mikroskop świetlny. „Intuicja jednak podpowiedziała mi, że i tę granicę będzie można pokonać, że musi być na to jakiś sposób” - podkreślił.

Hell w mikroskopie STED wykorzystał dodatkową, pierścieniowatą wiązkę wygaszającą fluorescencję na brzegu wzbudzonego punktu, co znacznie poprawiło rozdzielczość. Później skonstruowano mikroskop konfokalny, łączący w sobie technikę 4Pi z STED, pozwalający uzyskiwać niewiarygodną wręcz rozdzielczość przestrzenną obrazu.

W 1997 r. Hell zaczął pracować dla Instytutu Chemii Biofizycznej Maxa Plancka w Getyndze, gdzie utworzył wydział nanofotoniki. W 2002 r. został dyrektorem tego ośrodka. Nadal zajmuje się rozwojem techniki mikroskopowej, w tym również mikroskopów STED.

Jest autorem ok. 200 publikacji. Otrzymał wiele nagród, m.in. Międzynarodowej Komisji Optyki (2000), Leibniz-Prize (2008), Otto-Hahn-Prize (2009) oraz European Science Award (2011). Ma żonę Annę, dwóch synów Sebastiana i Jonathana oraz córkę Charlotte. (PAP)

zbw/ mrt/ je/

Copyright © Fundacja PAP 2020