Deutscher erhält den Nobelpreis für Chemie

Dem Göttinger Stefan Hell und seinen amerikanischen Teamkollegen Eric Betzig und William Moerner wird heute in Stockholm der Nobelpreis für Chemie verliehen. Durch ihre Forschung können erstmals Strukturen in Nanometerbereich aufgelöst werden. Moleküle in der lebenden Zelle können so beobachtet und sozusagen der Zelle bei der Arbeit zugesehen werden. Ich finde es klasse, dass ein Deutscher mit dem Nobelpreis geehrt wird! 😀 Und seine Forschung ist absolut spannend.

Wieso bekommt Stefan Hell den Nobelpreis für Chemie?

Schon seit ein paar hundert Jahren gibt es das Lichtmikroskop, das vor allem in der Biologie und der Medizin zum Einsatz kommt. Damit können Gewebe oder auch Bakterien genau betrachtet werde. Allerdings gibt es eine physikalische Grenze in der Auflösung, sodass sich nicht beliebig kleine Dinge betrachten lassen. Dies liegt an einer grundlegenden Eigenschaft der Optik. Durch die Beugung des Lichtes, können zwei Punkte, die weniger als eine halbe Lichtwellenlänge voneinander entfernt sind, nicht mehr einzeln dargestellt werden. Sie verschmieren deshalb zu einem Punkt.

Nobel_Hanna_Lichtmikroskop_Labor

Auch ich arbeite im Studium regelmäßig mit einem Lichtmikroskop

Wieso braucht man eine bessere Auflösung als die des Lichtmikroskops?

So könnten unter anderem Zellorganellen dargestellt werden. Viren oder Protein sind aber so klein, dass sie unter dem Lichtmikroskop nicht mehr zu sehen sind. Um zu verstehen, wie eine Zelle funktioniert oder was zum Beispiel in einer Tumorzelle anders abläuft als in einer gesunden Zelle, ist es essentiell eine höhere Auflösung zu erreichen!

Allerdings sind diese Methoden mit einer sehr aufwendigen Probevorbereitung und extremen Bedingungen, wie energiereiche Strahlung oder Hochvakuum verbunden. Diese Methoden können also nicht mit lebenden Zellen durchgeführt werden.

Wie konnte das physikalische Gesetzt umgangen werden?

Stefan Hell entwickelte eine Methode bei der fluoreszenzmarkierte Antikörper verwendet werden. Diese Antikörper werden von den zu untersuchenden Molekülen gebunden. Bei Anregung mit einem Lichtstrahlt beginnen sie Fluoreszenzlicht auszustrahlen. Nach einer solchen Anregung wird sofort ein weiterer Lichtstrahl auf die Probe gesendet, der den Prozess des Ausstrahlens unterbindet. Dieser hat in der Mitte ein Loch, sodass nur wenige Moleküle, die sich im Zentrum des Anregungsstrahls befinden, weiter fluoreszieren können und so registriert werden. Nach und nach kann die gesamt Probe abgefahren werden und ein Bild entsteht. Das Ganze nennt sich dann „stimulierte Emissionslöschung“ (STED, stimulated emission depletion).

Durch dieses entwickelte Verfahren kann mehr über die räumliche Anordnung von Molekülen in der lebenden Zelle erfahren und so die Maschinerie des Lebens ein wenig mehr verstanden werden.

Genauere Information von der Website des Nobelpreises hier: http://www.nobelprize.org/