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解读2014年诺贝尔化学奖  

2014-10-15 17:48:00|  分类: 成功喜悦分享 |  标签: |举报 |字号 订阅

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解读2014年诺贝尔化学奖——超分辨率荧光显微技术

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2014年诺贝尔化学奖揭晓,这3位获奖者分别美国科学家埃里克·贝齐格、威廉·莫纳和德国科学家斯特凡·黑尔。他们因为在超分辨率荧光显微技术领域取得的成就而获奖。

斯特凡·黑尔于1990年从德国海德堡大学毕业时就开始研究新型显微镜,他在芬兰图尔库大学工作时一直在寻找突破之法。1994年,黑尔提出设想:用一束激光激发荧光分子发光,用另一束激光消除所有“大尺寸”物体的荧光,通过运用两束激光和扫描样品,呈现出尺寸小于0.2微米的分辨图。黑尔返回德国后于2000年成功验证了自己的设想。

威廉·莫纳在1989年任职于美国IBM研究中心时,成为世界上第一个能够测量单个分子的光吸收情况的科学家,这是另一种显微镜技术。单分子显微镜成功的关键,这一方法主要依靠“开关”单个荧光分子来实现更清晰的成像。另一位获奖者美国科学家埃里克·贝齐格则在2006年证实这一微观成像方法可以用于实践。

长久以来,人们都是使用光学显微镜来观察微小物体,可是却无法观测小于0.2微米的物体。

贝兹格等人发明的技术他们能够利用荧光分子,给微小物体做上标记,让它们在显微镜下变得五彩缤纷,轮廓清晰,可以看到生物细胞内纳米级别的粒子运动情况。

长期以来,光学显微镜的分辨率被认为不会超过光波波长的一半,这被称为阿贝分辨率。借助荧光分子的帮助,今年获奖者们的研究成果巧妙地绕过了经典光学的这一束缚,他们开创性的成就使光学显微镜能够窥探纳米世界。如今,纳米级分辨率的显微镜在世界范围内广泛运用,人类每天都能从其带来的新知识中获益。

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PALM用于观察溶酶体跨膜蛋白

黑尔于2000年开发出受激发射损耗(STED)显微镜,他用一束激光激发荧光分子发光,再用另一束激光消除掉纳米尺寸以外的所有荧光,通过两束激光交替扫描样本,呈现出突破阿贝分辨率的图像。贝齐格和莫纳通过各自的独立研究,为另一种显微镜技术——单分子显微镜的发展奠定了基础,这一方法主要是依靠开关单个荧光分子来实现更清晰的成像。2006年,贝齐格第一次应用了这种方法。

中科院化学所研究院方晓红解释说:超分辨的荧光显微镜就是突破了眼识分辨的极限,使得能够观察到用光学成像的方法能够观察到更加精确的结构,实际上对我们揭示细胞的结构和功能的奥秘,了解我们这个生老病死的根本生物功能的机制是一个非常大的推进。

如果进一步解释就是,我们可以看到那些在帕金森症、阿茨海默症等疾病的萌发中起到关键作用的微小蛋白质粒子,还能够跟踪胚胎分裂时单个蛋白质分子的运动轨迹。而这些都将有助于人们进一步了解这些疾病的形成机理,帮助我们去克服治愈它们。

 原文地址 解读2014年诺贝尔化学奖——超分辨率荧光显微技术

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