Il Nobel per la chimica a Betzig, Hell e Moerner per lavori sulla microscopia

Eric Betzig, William Moerner e Stefan Hell

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Il Nobel della chimica ai microscopi che vedono la nanodimensione

Il Nobel per la Chimica è stato assegnato a Eric Betzig (Usa), Stefan W. Hell (Germania) e William E. Moerner (Usa). Questo il testo della motivazione: «per aver portato la microscopia ottica nella nanodimensione...e aver superato il presunto limite scientifico secondo cui si riteneva che un microscopio ottico non possa mai avere una risoluzione superiore agli 0,2 micrometri». Il comitato del Nobel spiega che il premio è stato dato ai tre ricercatori perché «per un lungo periodo la microscopia ottica è stata ostacolata da un limite: non riuscire ad ottenere una risoluzione migliore rispetto a metà della lunghezza d'onda della luce. Aiutati dalle molecole fluorescenti, i premi Nobel per la Chimica hanno ingegnosamente aggirato questa limitazione».

Il lavoro ha consentito agli scienziati di superare le limitazioni della microscopia ottica tradizionale, consentendo di visualizzare il movimento di singole molecole attraverso le cellule. Ora è possibile osservare singole molecole spostarsi attraverso le sinapsi dei neuroni celebrali, e verificare la trasformazione e l’unione delle proteine coinvolte nello sviluppo delle malattie. I loro lavori «consentono di visualizzare dei gruppi di molecole individuali all'interno delle cellule viventi» e questo tipo di scoperta - la microscopia monomolecolare - si è rivelata particolarmente utile, per esempio, per poter osservare il modo in cui le cellule nervose si collegano fra loro, o vedere in dettaglio come alcune proteine si aggregano per formare le pericolose placche responsabili di malattie neurodegenerative come quelle di Parkinson, Alzheimer o la corea di Huntington.

Il limite di 0.2 micrometri, che prima appariva invalicabile, è stato superato grazie alle ricerche condotte dai due americani e dal tedesco seguendo due strade diverse. A gettare le basi della rivoluzione sono state le ricerche condotte nel 2000 da Hell, con il metodo Sted (Stimulated Emission Deplerion), con il quale un fascio laser è puntato sulla molecola fluorescente, mentre l'altro annulla la fluorescenza tranne che nell'area da analizzare, delle dimensioni di miliardesimi di metro (nanometro). In questo modo è stato possibile ottenere una scansione dell'immagine nanometro per nanometro, superando per la prima volta il limite stabilito nel 1878. Il passo in avanti ulteriore c'è stato nel 2006 quando, lavorando in modo indipendente, Betzig e Moerner hanno inventato la microscopia di molecole singole. Questa tecnica rende fluorescente “a comando” la molecola che si vuole osservare.

L'americano Eric Betzig (54 anni) si è laureato nel 1988 nella Cornell University di Ithaca e insegna nello Howard Hughes Medical Institute. Il tedesco Stefan W. Hell (52 anni), di origini rumene, si è laureato nel 1990 in Germania, nell'università di Heidelberg e attualmente dirige l'Istituto Max Planck di Chimica e lavora nel Centro per la ricerca sul cancro di Heidelberg. L'americano William E. Moerner (61 anni) si è laureato nella Cornell University di Ithaca e insegna Fisica applicata nell'università di Stanford.

«Per noi la scelta dell'Accademia Reale delle Scienze di Stoccolma di assegnare il Premio Nobel per la Chimica a Eric Betzig, Stefan W. Hell e William E. Moerner è una grande soddisfazione perché è il campo di ricerca sul quale ci stiamo impegnando da anni». Lo ha detto Ranieri Bizzarri, dell'Istituto Nanoscienze (Nano) del Consiglio Nazionale delle Ricerche. Proprio nei laboratori di NanoCnr di Pisa, si utilizza questa tipo di microscopia per studiare i processi all'interno della cellula con l'obiettivo di identificare le proprietà funzionali e dis-funzionali, ossia le patologie, di diversi processi cellulari, alla scala nanometrica: ad esempio il trasporto di sostanze tra comparti cellulari, le dinamiche di singole proteine e macromolecole all'interno delle cellule, di notevole interesse per l'ambito diagnostico.

Per saperne di più: un documento sulla microscopia a fluorescenza dal sito dell’Università di Roma Tor Vergata.

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