Vlnr: Eric Betzig, Stefan Hell, en William Moerner (foto: Wikimedia Commons)

Twee Amerikanen en een Duitser hebben de Nobelprijs voor scheikunde gekregen voor hun bijdragen aan de ‘slechting’ van de diffractiegrens in de microscopie, waardoor met microscopen nu ook de wereld van de cel is te bestuderen. Eric Betzig, Stefan Hell en William Moerner delen de prijs “voor de ontwikkeling van hoge resolutie fluorescentiemicroscopie”, zo heet het in Stockholm. Het is overigens wel opmerkelijk dat de prijs voor scheikunde naar een ontwikkeling gaat die nauwelijks iets met scheikunde te maken heeft.

Meer dan honderd jaar hebben onderzoekers aangehikt tegen de zogeheten Abbe-diffractielimiet. Die leek een fundamentele barrière te vormen voor het bekijken van voorwerpen beneden een bepaalde grootte. Dat had te maken met de golflengte van het gebruikte licht. Bij gebruik van zichtbaar licht is het onmogelijk om voorwerpen te zien die kleiner zijn dan de helft van de golflengte van het gebruikte licht, zo’n 0,2 micrometer (1 µm= 0,001 mm). Daarmee zijn cellen, virussen en de meeste bacteriën onduidelijke klodders onder een lichtmicroscoop. Het drietal doorbrak die limiet door gebruik te maken van fluorescentie, waardoor de objecten zelf licht gaan uitzenden.
Stefan Hell, werkzaam bij het Duitse Max Planck-instituut, ontwikkelde in 2000 de zogeheten STED-microscoop (gestimuleerde emissieuitputting). Hell gebruikte twee laserbundels waarbij de tweede bundel als het ware een deel van de lichtvlek van de eerste bundel uitdooft. Met die truc is vrijwel elke resolutie te bereiken. Nanometers (eenmiljoenste millimeters) zijn goed te doen. De twee Amerikanen werkten, onafhankelijk, aan een andere techniek die bekend staan als de eenmolecuulmicroscopie (‘single molecule’). Daarbij gaat het om verschillende typen moleculen naar keuze wel en niet te stimuleren (met fluorescentie). Door een bepaald molecuul aan te slaan (te laten fluoresceren) dat in in het hele te bestuderen monster voorkomt, krijg je een beeld van dat monster. Dat kan je vervolgens met andere moleculen doen en zo wordt het plaatje steeds verder ingekleurd. Betzig demonstreerde de techniek voor het eerst in 2006.

Hell vertelde op een persconferentie dat hij gefascineerd raakte door de limiet. “Ik besefte dat er een manier moest zijn door met moleculen te spelen. Door moleculen aan- en uit te zetten laat je dingen zien.” De wetenschappelijk wereld had er destijds een hard hoofd in. Tenslotte ging het verhaal van Abbe al mee vanaf 1873. “Je moet niet met licht spelen, maar met moleculen”, zei de Duitser op de persconferentie.

Bron: Science