Nagroda Nobla z chemii w 2014 roku za rozwój wysokorozdzielczej mikroskopii fluorescencyjnej

Czasopismo : Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna
Tytuł artykułu : Nagroda Nobla z chemii w 2014 roku za rozwój wysokorozdzielczej mikroskopii fluorescencyjnej

Autorzy :
Cichoń-Bańkowska, K.
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Wydział Elektryczny, Katedra Zastosowań Informatyki, 70-313 Szczecin, ul. Sikorskiego 37,
Ziółkowski, M.
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Wydział Elektryczny, Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki, 70-313 Szczecin, ul. Sikorskiego 37,
Gratkowski, S.
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Wydział Elektryczny, Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki, 70-313 Szczecin, ul. Sikorskiego 37,
Stawicki, K.
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Wydział Elektryczny, Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki, 70-313 Szczecin, ul. Sikorskiego 37,
Brykalski, A.
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Wydział Elektryczny, Katedra Zastosowań Informatyki, 70-313 Szczecin, ul. Sikorskiego 37,
Szymanik, B.
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Wydział Elektryczny, Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki, 70-313 Szczecin, ul. Sikorskiego 37,
Żywica, A.
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Wydział Elektryczny, Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki, 70-313 Szczecin, ul. Sikorskiego 37,
Dziadek, M.
Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Fizykochemii i Modelowania Procesów, 30-059 Kraków, al. Mickiewicza 30,
Cholewa-Kowalska, K.
Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Technologii Szkła i Powłok Amorficznych, 30-059 Kraków, al. Mickiewicza 30,
Pośpiech, S.
Akademia Klinika Chirurgii Ogólnej, 5 Wojskowy Szpital Kliniczny z Polikliniką w Krakowie, 30-901 Kraków, ul. Wrocławska 1-3, pospiechak@interia.pl,
Barcucha, P.
NZOZ Batory, Poradnia Chirurgiczno-Ortopedyczna Sp. z o.o., 31-135 Kraków, ul. Batorego 3,
Damijan, Z.
Akademia Górniczo-Hutniczej w Krakowie, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Katedra Mechaniki i Wibroakustyki, 30-059 Kraków, al. Mickiewicza 30,
Błaszczyk, J.
Uniwersytet Medyczny w Łodzi, Katedra Nauk Podstawowych, Zakład Fizjologii Człowieka i Biofizyki, 90-647 Łódź, pl. Hallera 1,
Czapkowicz-Pośpiech, R.
Centrum Medycyny Profilaktycznej – Poradnia Laryngologiczna, 30–106 Kraków, ul. Olszańska 5,
Migasiewicz, A.
Akademia Wychowania Fizycznego we Wrocławiu, Wydział Fizykoterapii, Katedra Fizjoterapii i Terapii Zajęciowej, 51-612 Wrocław, al. Paderewskiego 35,
Dereń, E.
Akademia Wychowania Fizycznego we Wrocławiu, Wydział Fizykoterapii, Katedra Fizjoterapii i Terapii Zajęciowej, 51-612 Wrocław, al. Paderewskiego 35,
Podbielska, H.
Akademia Wychowania Fizycznego we Wrocławiu, Wydział Fizykoterapii, Katedra Fizjoterapii i Terapii Zajęciowej, 51-612 Wrocław, al. Paderewskiego 35,
Bauer, J.
Politechnika Wrocławska, Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Katedra Inżynierii Biomedycznej, 50-370 Wrocław, Wybrzeże Wyspiańskiego 27,
Dereń, E.
Politechnika Wrocławska, Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Katedra Inżynierii Biomedycznej, 50-370 Wrocław, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, ewelina.deren@gmail.com,
Melcer, T.
Politechnika Wrocławska, Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Katedra Inżynierii Biomedycznej, 50-370 Wrocław, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, tomasz.melcer@pwr.edu.pl,
Frączkowska, K.
Politechnika Wrocławska, Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Katedra Inżynierii Biomedycznej, 50-370 Wrocław, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, kaja.fraczkowska@pwr.edu.pl,
Abstrakty : Możliwości obrazowania za pomocą mikroskopów optycznych przez długi czas były ograniczone przez tzw. limit dyfrakcji Abbego. Skutkiem istnienia tej granicy jest fakt, że za pomocą mikroskopii świetlnej nie można osiągnąć lepszej rozdzielczości niż połowa długości fali światła. Za obejście tej granicy przy pomocy cząsteczek fluorescencyjnych i zastosowanie specjalnej techniki obrazowania mikroskopowego, Królewska Szwedzka Akademia Nauk zdecydowała o przyznaniu Nagrody Nobla z chemii w 2014 roku trzem naukowcom – Stefanowi W. Hellowi, Williamowi E. Moernerowi oraz Ericowi Betzigowi. Ich prace doprowadziły do skonstruowania mikroskopu fluorescencyjnego o wysokiej rozdzielczości oraz przyczyniły się do rozwoju technik obrazowania pojedynczych molekuł (stimulated emission depletion microscopy STED). Nastąpił wtedy prawdziwy przełom w technikach mikroskopowych, który umożliwił mikroskopii optycznej spojrzenie w nanoświat.

The imaging capabilities using optical microscopes for a long time have been limited by the so-called Abbe’s diffraction limit. According to it, light microscopy cannot achieve resolution better than a half of the light wavelength. For overcoming this limit by using the fluorescent molecules and special microscopic imaging techniques, The Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award Stefan W. Hell, William E. Moerner and Eric Betzig the Nobel Prize in Chemistry in 2014. Their works led to the development of super-resolution fluorescence microscopy and single-molecule imaging techniques (stimulated emission depletion microscopy STED). It was a real breakthrough in microscopy techniques that enabled optical microscopy look into the nanoworld.

Słowa kluczowe : Nagroda Nobla 2014, STED, Stefan Hell, Eric Betzig, William Moerner, limit dyfrakcji Abbego, mikroskopia optyczna, Nobel Prize 2014, STED, Stefan Hell, Eric Betzig, William Moerner, Abbe’s diffraction limit, optical microscopy,
Wydawnictwo : Indygo Zahir Media
Rocznik : 2014
Numer : Vol. 20, nr 4
Strony : 238 – 245
Bibliografia : 1 E. Abbe: Beiträge zur Theori des Mikroskops und der mikroskopischen Wahrnehmung, Archiv fur mikroskopische Anatomy, vol. 9, 1873, s. 413–418.
2 The Nobel Prize In Chemistry 2014 http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2014/.
3 Scientific Background on the Nobel Prize in Chemistry 2014. Super-resolved fluorescence microscopy http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2014/advanced-chemistryprize2014.pdf.
4 S.W. Hell, J. Wichman: Breaking the diffraction resolution limit by stimulated emission: stimulated-emission-depletion-microscopy, Optics Letters, vol. 19, 1994, s. 780–782.
5 T.A. Klar, S. Jakobs, M. Dyba, A. Egner, S.W. Hell: Fluorescence microscopy with diffraction resolution barrier broken by stimulated emission, Proceedings of the National Academy of Sciences U.S.A., vol. 97, 2000, s. 8206–8210.
6 S.W. Hell, M. Dyba, S. Jakobs: Concepts for nanoscale resolution in fluorescence microscopy, Current Opinion in Neurobiology, vol.14, 2004, s. 599–609.
7 S.W. Hell, K. Willig, M. Dyba, S. Jakobs, L. Kastrup, V. Westphal: Nanoscale resolution with focused light: STED and other RESOLFT microscopy concepts, w: J.B. Pawley (ed.) Handbook of Biological Confocal Microscopy 3rd edition, Springer-Verlag, New York, 2006, s. 571–579.
8 B. Huang, M. Bates, X. Zhuang: Super-resolution fluorescence microscopy, Annual Review of Biochemistry, vol. 78, 2009, s. 993–1016.
9 W.E. Moerner, L. Kador: Optical detection and spectroscopy of single molecules in a solid, Physical Review Letters, vol. 62, 1989, s. 2535–2538.
10 R.M. Dickson, A.B. Cubitt, R.Y. Tsien, W.E. Moerner: On/off blinking and switching behaviour of single molecules of green fluorescent protein, Nature, vol. 388, 1997, s. 355–358.
11 E. Betzig, R.J. Chichester: Single molecules observed by near-field scanning optical microscopy, Science, vol. 262, 1993, s. 1422–1425.
12 E. Betzig: Proposed method for molecular optical imaging, Optics Letters, vol. 20, 1995, s. 237–239.
13 E. Betzig, G.H. Patterson, R. Sougrat, O.W. Lindwasser, S. Olenych, J.S. Bonifacino, M.W. Davidson, J. Lippincott-Schwartz, H.F. Hess: Imaging intracellular fluorescent proteins at nanometer resolution, Science, vol. 313, 2006, s. 1642–1645.
14 How the optical microscope became a nanoscope http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2014/popular-chemistryprize2014.pdf.
15 Stefan W. Hell: Curriculum Vitae Prof. Dr. Stefan W. Hell http://www.leopoldina.org/fileadmin/redaktion/Mitglieder/CV_Hell_Stefan_EN.pdf.
16 William E. Moerner: Curriculum Vitae http://web.stanford.edu/group/moerner/cv/moerner_current.pdf.
17 Eric Betzig: Curriculum vitae http://www.janelia.org/sites/default/files/CV%20Eric%20Betzig%200911.pdf.
18 U.V. Nägerl, K.I. Willig, B. Hein, S.W. Hell, T. Bonhoeffer: Live-cell imaging of dendritic spines by STED microscopy, Proceedings of the National Academy of Sciences U.S.A., vol. 105, 2008, s. 18982–18987.
19 S. Berning, K.I. Willig, H. Steffens, P. Dibaj, S.W. Hell: Nanoscopy in a Living Mouse Brain, Science, vol. 335, 2012, s. 551.
DOI :
Cytuj : Cichoń-Bańkowska, K. ,Ziółkowski, M. ,Gratkowski, S. ,Stawicki, K. ,Brykalski, A. ,Szymanik, B. ,Żywica, A. ,Dziadek, M. ,Cholewa-Kowalska, K. ,Pośpiech, S. ,Barcucha, P. ,Damijan, Z. ,Błaszczyk, J. ,Czapkowicz-Pośpiech, R. ,Migasiewicz, A. ,Dereń, E. ,Podbielska, H. ,Bauer, J. ,Dereń, E. ,Melcer, T. ,Frączkowska, K. , Nagroda Nobla z chemii w 2014 roku za rozwój wysokorozdzielczej mikroskopii fluorescencyjnej. Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna Vol. 20, nr 4/2014
facebook