Chemienobelpreis: Deutscher Forscher für Fluoreszenzmikroskopie ausgezeichnet

Ihre Entwicklung ermöglicht einen Blick in die Welt der Moleküle und Proteine: Der Deutsche Stefan Hell sowie Eric Betzig und William Moerner aus den USA haben den Chemienobelpreis 2014 erhalten. Die drei haben wichtige Fortschritte im Bereich der Fluoreszenzmikroskopie erzielt.

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Chemienobelpreis 2014 für Stefan Hell: Einblick in die Nanowelt
Chemienobelpreis 2014 für Stefan Hell: Einblick in die Nanowelt (Bild: Bernd Schuller/MPI für biophysikalische Chemie)

Ein Wissenschaftler aus Deutschland und zwei aus den USA erhalten 2014 den Nobelpreis in Chemie: Die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften hat Stefan Hell, Eric Betzig und William Moerner für ihre Entwicklungen im Bereich der Fluoreszenzmikroskopie ausgezeichnet. Diese überwindet die Beschränkungen der optischen Mikroskopie und ermöglicht Einblicke in die Nanowelt.

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Das optische Mikroskop erlaubt zwar einen Blick in Welten, die dem bloßen Auge verborgen sind, jedoch nur in bestimmten Grenzen, die von der Wellenlänge des Lichts bestimmt werden. Die Auflösungsgrenze - das ist der Mindestabstand von zwei Strukturen, damit diese als getrennt erkennbar sind - ist etwa die halbe Wellenlänge des Lichts, etwa 200 Nanometer. Erstmals formuliert hat das der deutsche Forscher Ernst Abbe Ende des 19. Jahrhunderts, weshalb die Auflösungsgrenze auch Abbe-Limit genannt wird.

Abbe-Limit umgangen

Hell, Betzig und Moerner umgehen mit ihren Entwicklungen diese Grenze. Mit ihren Mikroskopen, die mit fluoreszierenden Molekülen arbeiten, lassen sich deutlich kleinere Strukturen betrachten, etwa die Moleküle, aus denen Synapsen aufgebaut sind, oder die Proteine, die bei Parkinson, Alzheimer und Huntington eine Rolle spielen. "Wegen dieser Fortschritte kann das optische Mikroskop heute in die Nanowelt spähen", erklärt das Nobelkomitee.

Die Akademie hat zwei Herangehensweisen ausgezeichnet: Hell hat die STED-Mikroskopie (von: Stimulated Emission Depletion) entwickelt. Dabei kommen zwei Laser zum Einsatz. Der erste stimuliert die fluoreszierenden Moleküle, die daraufhin zu leuchten beginnen. Der zweite schaltet störende Fluoreszenz in einem Nanometer-großen Fokusbereich wieder ab. Dann wird die ganze Probe Nanometer für Nanometer abgetastet.

Einzelne Moleküle stimulieren

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Auch bei der Einzelmolekül-Mikroskopie, die Betzig und Moerner unabhängig voneinander entwickelt haben, werden Moleküle zum Leuchten gebracht. Beim Abtasten werden jeweils einzelne Moleküle gezielt stimuliert und dann wieder ausgeschaltet. Davon wird jedes Mal ein Bild erzeugt. Die Bilder werden am Ende zu einem einzigen, hochauflösenden montiert.

Stefan Hell wurde 1962 in Arad in Rumänien geboren. Er promovierte 1990 an der Universität Heidelberg. Heute ist er Direktor des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie in Göttingen und zudem Abteilungsleiter am Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg. Eric Betzig, 1960 in Ann Arbor im US-Bundesstaat Michigan geboren, hat 1988 an der Cornell Universität in Ithaca im US-Bundesstaat New York promoviert und arbeitet heute am Howard Hughes Medical Institute in Chevy Chase im US-Bundesstaat Maryland. William Moerner wurde 1953 in Pleasanton im US-Bundesstaat Kalifornien geboren. Er hat wie Belzig an der Cornell Universität seinen Doktor gemacht und heute einen Lehrstuhl an der Universität in Stanford, Kalifornien, inne.

Der Nobelpreis ist mit einem Preisgeld von 8 Millionen schwedischen Kronen, umgerechnet 875.000 Euro, dotiert. Es wird unter den drei Preisträgern aufgeteilt. Die Nobelpreise werden am 10. Dezember überreicht, dem Todestag des Stifters Alfred Nobel.

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