Labo Online - Analytic, Labortechnik, Life Sciences
Home> Wirtschaft + Wissenschaft> Archiv>

Stefan Hell erhält Chemie-Nobelpreis

Grenzen der Lichtmikroskopie überschrittenStefan Hell erhält Chemie-Nobelpreis

Stefan W. Hell vom Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen hat den diesjährigen Nobelpreis für Chemie erhalten. Er teilt sich den Preis mit den beiden US-Wissenschaftlern Eric Betzig und William E. Moerner.

sep
sep
sep
sep
Prof. Dr. Stefan W. Hell

Die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften würdigt damit die bahnbrechenden Arbeiten der Physiker auf dem Gebiet der ultrahochauflösenden Fluoreszenzmikroskopie. Hell gelang es, die bisherige Auflösungsgrenze optischer Mikroskope radikal zu unterlaufen - ein Durchbruch, der neue wegweisende Erkenntnisse in der biologischen und medizinischen Forschung ermöglicht.

"Ich saß an meinem Schreibtisch als mich der Anruf aus Stockholm erreichte. Die Freude bei mir ist riesengroß, dass die Arbeit von mir und meinen Mitarbeitern die höchste Auszeichnung erfährt, die man als Wissenschaftler erhalten kann." Auch am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie ist der Jubel groß. Max-Planck-Präsident Martin Stratmann gratulierte dem frisch gekürten Nobelpreisträger. Stefan Hell ist der 18. Nobelpreisträger der Max-Planck-Gesellschaft. Damit haben nun vier Wissenschaftler des Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie die höchste wissenschaftliche Auszeichnung erhalten.

Anzeige

Abbesche Auflösungsgrenze ausgehebelt

Mit seiner Erfindung der (Stimulated Emission Depletion)-Mikroskopie, die er 1999 experimentell realisierte, hat Stefan Hell die Lichtmikroskopie revolutioniert. Herkömmliche Lichtmikroskope haben eine Auflösungsgrenze, die durch die Wellennatur des Lichts bedingt ist: Objekte, die weniger als 200 Nanometer voneinander entfernt sind, können nicht mehr getrennt wahrgenommen werden. Die von Ernst Abbe entdeckte Auflösungsgrenze galt für mehr als ein Jahrhundert für praktisch unumstößlich. Auch die häufig in der Biologie und Medizin eingesetzte Fluoreszenzmikroskopie musste bisher vor dieser Grenze halt machen. Für Biologen und Mediziner bedeutete dies eine massive Einschränkung - denn für sie sind weitaus kleinere Strukturen in lebenden Zellen interessant.

Der 51-jährige Physiker Stefan Hell hat als Erster einen Weg gefunden, die Abbesche Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen radikal zu unterlaufen - mit einem völlig neuen Konzept. Bei der von ihm erfundenen und zur Anwendungsreife entwickelten STED-Mikroskopie ist die Auflösung nicht länger durch die Lichtwellenlänge begrenzt. Dadurch ist es erstmals möglich, Strukturen in einer Zelle mit einer heute bis zu zehnmal besseren Detailschärfe im Vergleich zu herkömmlichen Fluoreszenzmikroskopen zu beobachten. "Ich hatte damals intuitiv gespürt, dass hier etwas noch nicht zu Ende gedacht wurde", erinnert sich Hell.

Er und sein Team wenden mit dem STED-Mikroskop einen Trick an, um dem Phänomen der Lichtbeugung ein Schnippchen zu schlagen. Hierbei wird einem Strahl, der die Fluoreszenzmoleküle anregt, ein zweiter Lichtstrahl, der STED-Strahl, hinterhergesandt. Dieser bewirkt genau das Gegenteil: Er regt die Moleküle sofort ab und hält sie so dunkel. Damit der STED-Strahl aber nicht alle Moleküle abschaltet, hat er in der Mitte ein Loch. Dadurch werden Moleküle am Rand des Anregungs-Lichtflecks dunkel, wohingegen Moleküle im Zentrum ungestört leuchten können. Die Helligkeit des STED-Strahls kann so eingestellt werden, dass die Ausdehnung des Bereichs, in dem die Moleküle fluoreszieren können, beliebig verringert werden kann. Mit einem gegenüber dem klassischen Fokus typischerweise um einen Faktor zehn verengten fluoreszierenden Bereich wird die Probe abgerastert und somit ein Bild erstellt.

Doch nicht nur Momentaufnahmen sind mit dem neuen STED-Mikroskop möglich. Sogar Lebensvorgänge im Inneren lebender Zellen lassen sich damit "live" mit Nanometer-Auflösung verfolgen. So gelang es dem Team um Hell, erstmals die Bewegungen von Botenstoff-Bläschen in einer Nervenzelle in Echtzeit zu "filmen" - mit 33 Bildern pro Sekunde und einer Auflösung von rund 70 Nanometern.

Von STED zu 4Pi

Mit seinen bahnbrechenden Arbeiten zu STED und weiteren damit verwandten Verfahren wie der 4Pi-Mikroskopie hat Stefan Hell in den vergangenen Jahren ein Fenster aufgestoßen, um weit in den Nanokosmos lebender Zellen vorzudringen. In der Erforschung von Krankheiten oder der Entwicklung von Medikamenten biete die STED-Mikroskopie reichlich Potenzial, betont Hell. "Wenn sich direkt beobachten lässt, wie ein Medikament in der Zelle wirkt, könnte die Entwicklungszeit neuer therapeutischer Wirkstoffe enorm verkürzt werden."

Zur Person

Stefan W. Hell (Jahrgang 1962) studierte in Heidelberg Physik. Nach seiner Promotion im Jahr 1990 in Heidelberg verfolgte er seine Ideen zunächst als "freier Erfinder". Nach seiner Zeit als Postdoktorand am European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Heidelberg ging er 1993 als Gruppenleiter nach Turku, Finnland. Dort entwickelte er das Prinzip der STED-Mikroskopie.

Von Turku wechselte Hell 1997 als Leiter einer Max-Planck-Nachwuchsgruppe an das MPI für biophysikalische Chemie in Göttingen, wo er seit 2002 die Abteilung NanoBiophotonik leitet. Er ist Wissenschaftliches Mitglied der Max-Planck-Gesellschaft und Honorarprofessor für Experimentalphysik an der Georg-August-Universität Göttingen. Darüber hinaus leitet er die Abteilung Optische Nanoskopie am Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg.

Anzeige
Diesen Artikel …
sep
sep
sep
sep
sep

Weitere Beiträge zum Thema

Mikroskop alpha300 Ri von Witec

Analytica 2018 – Halle A2, Stand 402Witec präsentiert neues invertiertes konfokales Raman-Mikroskop

Die innovative und leistungsstarke 3D-Raman-Imaging-Technologie von Witec ist jetzt in dem invertierten Mikroskop alpha300 Ri erhältlich.

…mehr
Mikroskopaufnahme von Staphylococcus aureus

BiohysikBeharrliche Winzlinge: Wie krankmachende Bakterien mit Proteinen an den Zielmolekülen ihres Wirtes "kleben"

LMU-Forscher haben den physikalischen Mechanismus entschlüsselt, mit dem sich ein weit verbreiteter Krankheitserreger an sein Zielmolekül im menschlichen Körper bindet. Damit legt die Studie Grundlagen z.B. für die Entwicklung neuartiger Therapien bei Infektionen mit Staphylokokken. 

…mehr
Mikroskopische Aufnahme einer Zelle mit Mitochondrien, Tubulin und Aktin

Wissenschaftliche MikroskopieNachweisgrenze der konfokalen Bildgebung neu definiert

Leica Microsystems stellt mit Lightning ein neues Detektionskonzept für die wissenschaftliche Bildgebung vor. Das TCS SP8 mit neuem "Lightning" extrahiert die maximale Informationen aus jeder Probe.

…mehr
atomaren Beugungsbilder

Sichtbare ElektronenbewegungGeschehnisse im Atom in Echtzeit beobachten

LMU-Physiker haben eine Art Elektronenmikroskop entwickelt, das die Ausbreitung von Licht durch Raum und Zeit sowie die dadurch ausgelösten Bewegungen von Elektronen in Atomen sichtbar macht.

…mehr
Darmkrebszellen

MultiphotonenmikroskopieTiefe Einsichten ins Leben

Das Multiphotonenmikroskop SP8 DIVE (Deep In Vivo Explorer) enthält einige Neuentwicklungen für nichtlineare Mikroskopie, mit denen insbesondere die spektrale Auswahl bei Mehrfach-Färbungen wesentlich einfacher und effizienter gelingt.

…mehr
Anzeige

Mediadaten 2018

LABO Einkaufsführer

Produktkataloge bei LABO

Produktkataloge zum Blättern


Hier finden Sie aktuelle Blätter-Kataloge von Herstellern aus der Branche. Einfach durchblättern oder gezielt nach Stichwort suchen!

Anzeige

LABO Web-Guide 2016 als E-Paper

LABO Web-Guide 2016

Web-Guide 2016


- Stichwortregister

- Firmenscreenshots

-Interessante Webadressen aus dem Labor

Anzeige

Neue Stellenanzeigen

Jetzt den LABO Newsletter abonnieren

LABO Newsletter abonnieren

Der kostenlose LABO Newsletter informiert Sie wöchentlich über neue Produkte, Lösungen, Technologietrends und Innovationen aus der Branche sowie Unternehmensnachrichten und Personalmeldungen.

LABO bei Facebook und Twitter