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Scienza

Nobel per la Chimica: così il microscopio è diventato un nanoscopio

Ecco le ricerche per cui è stato conferito quest’anno il più alto riconoscimento

Con le loro ricerche, hanno consentito ai microscopi ottici di accedere a una nuova dimensione, arrivando a scrutare dentro un batterio, a studiare il movimento di molecole o la conformazione delle proteine in una cellula malata. Il microscopio, strumento fondamentale nella cassetta degli attrezzi dei ricercatori che studiano le scienze della vita, è potuto entrare nella dimensione del nanomondo, quella delle molecole, e diventare così “nanoscopio”.

Eric Betzig, ricercatore dello Howard Hughes Medical Institute, Stefan Hell dell’Istituto Max Planck per la Chimica Biofisica di Göttingen e William Moerner della Stanford University, hanno ricevuto il Premio Nobel per la Chimica 2014 grazie agli studi che hanno permesso di superare una barriera ritenuta per principio invalicabile nell’osservazione del mondo microscopico.

Nel 1873, il fisico tedesco Ernst Abbe aveva stabilito che ci fosse un limite alla risoluzione massima ottenibile con i tradizionali microscopi ottici, e l’aveva descritto con un’equazione: non si potevano vedere cose più piccole della metà della lunghezza d’onda della luce. Il paletto era posto a 200 nanometri, in pratica le dimensioni di un batterio: si potevano osservare i contorni di un microbo, visibile come un blob gelatinoso, ma non studiare il suo interno.

Stefan Hell è stato il primo a pensare che doveva essere possibile superare in qualche modo il limite stabilito da Abbe. Era quasi ossessionato dall’idea, come racconta il comunicato stampa dell’Accademia Svedese delle Scienze. All’Università di Turku, in Finlandia, lavorando alla microscopia a fluorescenza, una tecnica in cui gli scienziati usano molecole fluorescenti per visualizzare parti della cellula, ha messo a punto nel 2000 un metodo che utilizza due raggi laser: il primo fa brillare le molecole fluorescenti, il secondo cancella la fluorescenza ad eccezione che in un volume nanometrico. Passando sopra il campione da visualizzare, nanometro per nanometro, si ricava un’immagine con una risoluzione superiore a quella che era ritenuta invalicabile. Più piccolo è il volume che rimane fluorescente, più alta è la risoluzione dell’immagine.

Gli altri due scienziati premiati, Betzig e Moerner, hanno lavorato indipendentemente a un altro principio che ha contribuito allo sviluppo della microscopia. Il loro metodo si basa sulla possibilità di accendere e spegnere la fluorescenza di singole molecole. In questo caso, la stessa area viene “fotografata” più volte, facendo brillare solo alcune molecole alla volta. Sovrapponendo le varie immagini se ne ottiene una con una super-risoluzione. Utilizzando questo metodo, nel 2006, Betzig ha ottenuto per la prima volta un’immagine nitidissima delle membrana di un lisosoma, un organello presente nelle cellule.

 

Queste tecniche di nanoscopia sono oggi utilizzate in gran parte del mondo, e gli stessi vincitori del Nobel se ne sono serviti per ottenere spaccati inediti all’interno delle cellule del nostro corpo. Hell le ha usate per visualizzare i neuroni e le loro connessioni, le sinapsi; Moerner per studiare le proteine difettose nella malattia di Huntington; Betzig per seguire le divisioni cellulari dell’embrione.

 

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