Een van Betzigs plaatjes in Science, anno 2006. Het witte balkje geeft de theoretische resolutie volgens Abbe.

De Nobelprijs voor scheikunde gaat dit jaar naar de uitvinders van hoge resolutie-fluorescentiemicroscopie, oftewel optische microscopie die details op nanoschaal laat zien. De Duitser Stefan Hell en de Amerikanen Eric Betzig en en William Moerner zijn de gelukkigen.

Om precies te zijn hebben ze bedacht waarmee je onder de theoretische resolutie van een lichtmicroscoop kunt duiken. Die bedraagt de helft van de golflengte van het gebruikte licht, stelde Ernst Abbe al in 1873 vast. In de praktijk dus ongeveer 200 nanometer.

De Nobellaureaten losten dat alledrie op hun eigen manier op. Hell, werkzaam bij het Max Planck-instituut voor biofysische chemie in Göttingen, presenteerde in 1994 het principe van stimulated emission depletion microscopy (STED) en wist het vijf jaar later ook in de praktijk te realiseren. STED werkt met twee laserbundels: de ene laat fluorescente moleculen oplichten, de andere onderdrukt die fluorescentie overal behalve op het punt dat je wilt bekijken. De diameter van dat punt kan daarbij veel kleiner zijn dan die 200 nm. Het complete plaatje in beeld krijgen is een kwestie van scannen.

De Amerikanen stonden aan de basis van ‘single molecule microscopy’. Het begon in 1989 toen Moerner (inmiddels Stanford, toen nog IBM) liet zien dat je de lichtabsorptie van één enkel molecuul kunt meten. Acht jaar later ontdekte hij dat je het groen fluorescerende kwalleneiwit GFP naar believen kunt in- en uitschakelen door met de golflengte van het invallende licht te spelen.

Betzig (inmiddels Howard Hughes Medical Institute) had intussen bedacht dat je Abbe’s limiet wellicht kon omzeilen als je een mengsel bekeek van verschillende moleculen die elk een andere kleur licht gaven. Je zou dan van elke kleur een microscoopopname kunnen maken, om vervolgens de plaatjes over elkaar heen te leggen. Hij publiceerde dat in 1995, maar besloot vervolgens geheel met wetenschappelijk onderzoek te kappen.

Pas in 2005 las hij iets over Moerners schakelbare fluorescentie, die inmiddels inderdaad in verschillende golflengtes verkrijgbaar was, en werkte het idee alsnog in de praktijk uit. Een jaar later stonden zijn nanoplaatjes van een lysosoommembraan in Science.

bron: nobelprize.org

Zowel Stefan Hell als William Moerner waren al geboekt voor een keynote speech in Nederland. Hell spreekt op 18 november tijdens Chains 2014, Moerner twee dagen later tijdens het jubileumsymposium van de Holland Research School of Molecular Chemistry in Amsterdam.