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NOBEL CHIMICA 2014/ Con la fluorescenza il microscopio “vede” molto di più

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Microscopio (Infophoto)  Microscopio (Infophoto)

Quest’anno il premio Nobel per la chimica è stato attribuito agli statunitensi Erik Betzig, e William E. Moerner, e a Stefan W. Hell, rumeno ma che ha lavorato soprattutto in Germania. Betzig è nato nel 1960, si è laureato nel 1988 alla Cornell University di Ithaca e insegna nello Howard Hughes Medical Institute in Virginia (Usa); Moerner è nato nel 1953, si è laureato anch’egli alla Cornell University e insegna Fisica applicata nell’università di Stanford (Usa); Hell è nato nel 1962, si è laureato all’università di Heidelberg (Germania) e attualmente dirige l’Istituto Max Planck di Chimica.

La motivazione del premio recita: “per lo sviluppo della microscopia a fluorescenza ad altissima risoluzione”. Si tratta di due tecniche, una sviluppata da Hell l’altra da Betzig e Moerner, che hanno permesso di superare il limite teorico di ingrandimento della microscopia ottica.

La luce è un fenomeno ondulatorio e, in quanto tale, è caratterizzata dalla lunghezza d’onda: la luce visibile ha una lunghezza d’onda compresa tra i 750 nm (rosso) e i 450 nm (violetto), un nanometro (nm) è un miliardesimo di metro. È noto da molto tempo che il potere risolutivo teorico, e quindi il potere di ingrandimento, di un microscopio è limitato alla metà della lunghezza d’onda della luce utilizzata: due punti distanti tra loro meno di tale quantità non possono essere distinti. Per questo motivo è stata sviluppata la microscopia elettronica (che ha valso a Ernst Ruska il premio Nobel 1986) che utilizzando fasci di elettroni al posto della luce permetteva di ottenere lunghezze d’onda molto più piccole e quindi potere risolutivo molto maggiore.

Nelle applicazioni biologiche la microscopia elettronica ha il difetto che non può essere applicata in vivo e anzi la preparazione del campione spesso altera considerevolmente il materiale. Per questo motivo gli sforzi per superare i limiti della spettroscopia a luce visibile non sono mai cessati.

La fluorescenza è molto usata in biologia molecolare, perché permette di seguire una molecola nei vari processi biologici: alla molecola in esame si attacca un gruppo chimico che se investito da una luce di una data lunghezza d’onda la riemette con una lunghezza d’onda più grande, fenomeno che prende appunto il nome di fluorescenza. Il fenomeno può anche essere interrotto con una sorgente di lunghezza d’onda opportuna.

Sia il metodo sviluppato da Hell che quello sviluppato da Betzig e Moerner si fondano su questo fenomeno attivando e spegnendo la fluorescenza delle molecole delle proteine che compongono il campione in esame.



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