超高解析螢光顯微技術,德美科學家共獲諾貝爾化學獎

作者 | 發布日期 2014 年 10 月 08 日 23:08 | 分類 光電科技
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2014 諾貝爾化學獎得主甫揭曉,由德國科學家赫爾(Stefan W. Hell)、美國科學家貝齊格(Eric Betzig)與莫爾納(William E. Moerner),共同以「超高解析螢光顯微技術」領域之成就,成功摘下桂冠。三人突破傳統光學顯微鏡的物理限制,將光學顯微技術推進奈米等級,為人類與相關研究領域貢獻良多。




過去由於傳統光學顯微鏡受到繞射限制(diffraction limit)的影響,解析度僅達可見光波長的一半約 0.2 微米,無法清楚解析細菌、蛋白質、分子等微小物質的內部結構。德國科學家赫爾在 1994 年於芬蘭從事研究工作期間,發明 STED(Stimulated Emission Depletion)遠場光學奈米顯微技術。此技術利用兩道雷射,一道用來激發特定螢光分子,另一道則是抑制其餘超過奈米範圍的螢光,藉此方式所掃描出來的圖像,其解析度能有效突破繞射限制而提高。

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▲STED 顯微技術利用兩道雷射激發與抑制螢光分子,掃描出高解析圖像

至於兩位美國科學家貝齊格與莫爾納,則為單分子顯微技術(single-molecule microscopy)奠定基礎。科學家利用此技術控制少數分子發光,並重覆掃描同一區塊,將所有掃描影像重疊後,便得出奈米解析等級的影像。

現在,科學家能更清楚看見活體細胞內的單分子路徑,在化學與生物學交互作用下,進一步觀察蛋白質與疾病間的連結關係,對於研究阿茲海默症、帕金森氏症等疾病方面極具助益。

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▲單分子顯微技術

三位得獎人中,年紀最大的是現年 61 歲的莫爾納,現於美國史丹福大學(Standford University)擔任教授。54 歲的貝齊格曾任職於美國貝爾實驗室(AT&T Bell Labs),現於美國霍華德休斯醫學研究所(Howard Hughes Medical Institute)珍莉亞農場研究園區(Janelia Farm Research Campus)任職。52 歲的赫爾,現擔任德國馬克斯普朗克生物物理化學研究所(Max Planck Institute for Biophysical Chemistry)所長,同時擔任德國癌症研究中心部門主任。

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The Nobel Prize in Chemistry 

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