Stefans Hells — Nobela laureāts, superizšķirtspējas mikroskopijas pionieris
Stefans Hells — Nobela laureāts un superizšķirtspējas mikroskopijas pionieris, kas pārveidojis biomedicīnisko attēlveidošanu ar inovatīvām fluorescences metodēm.
Stefans Valters Hells (Stefan Walter Hell, dzimis 1962. gada 23. decembrī) ir vācu fiziķis un viens no Maksa Planka Biofizikālās ķīmijas institūta Getingenē, Vācijā, direktoriem. Viņš 2014. gadā kopā ar Ēriku Betcigu un Viljamu Mūrneru saņēma Nobela prēmiju ķīmijā "par superizolventās fluorescences mikroskopijas izstrādi".
Viņš dzimis Banata Švābijas ģimenē Aradā, Rumānijā, un uzaudzis vecāku mājās netālajā Sāntanā.
1981. gadā viņš uzsāka studijas Heidelbergas Universitātē. Fizikas doktora grādu viņš ieguva 1990. gadā.
Biogrāfija un karjera
Stefans Hells ir audzis Banāta švābu kopienā Rumānijas rietumos un pēc studijām Vācijā pievērsies optikas un fluorescences mikroskopijas pētniecībai. Pēc doktorantūras gadu gaitā viņš izstrādāja jaunas pieejas, kas vēlāk noveda pie tā sauktās superizšķirtspējas (super-resolution) mikroskopijas. Ilgus gadus Hells strādājis vadošos pētniecības amatos un ir viens no Maksa Planka Biofizikālās ķīmijas institūta Getingenē direktoriem, kur viņa grupa specializējas nanoskopijas un jaunu optisku metožu attīstībā.
Zinātniskie sasniegumi — STED un principa skaidrojums
STED (Stimulated Emission Depletion) mikroskopija, kuru Hell izstrādāja un attīstīja, pamatā izmanto pārvaldītu gaismas laukumu, lai vietēji deaktivizētu (izslēgtu) fluorescenci apkārtējā reģionā. Praktiski tas tiek panākts, izmantojot divus lāzerus: vienu, kas uzbudina fluorescējošus molekulas, un otru — ar "donuta" formu — kas ar stimulēto emisiju izspiež atpakaļ uz pamatstāvokli fluorescējošās molekulas ārpus ļoti šauras zonas. Tā rezultātā palikusī emisija nāk tikai no ļoti mazā centra, kas ļauj iegūt attēlus ar izšķirtspēju zem klasiskā Abbe difrakcijas limita.
STED ļauj sasniegt izšķirtspēju, kas ir daudzkārt labāka par parastās optiskās mikroskopijas robežām — bieži desmitos nanometru — un tādējādi atvieglo šūnu iekšējo struktūru, molekulu un dinamisko procesu tiešu vizualizāciju. Šī metode ir revolūcija šūnu bioloģijā, neirozinātnē un citās dzīvo sistēmu izpētes jomās, jo tā ļauj novērot komponentes, kas agrāk bija neredzamas parastajos fluorescences mikroskopos.
Ietekme, komercializācija un atzinības
Hella idejas un piesardzīgā eksperimentālā optimizācija padarīja STED par praktiski izmantojamu instrumentu. Viņa darbs ne tikai atklāja jaunu principu, bet arī veicināja tehnoloģijas ieviešanu laboratorijās visā pasaulē — gan akadēmiskajā vidē, gan komerciālajos risinājumos. Rezultātā superizšķirtspējas mikroskopija kļuvusi par pamattēmu daudzās biomedicīnas studijās.
Par ieguldījumu optiskajā mikroskopijā Hellam tika piešķirta 2014. gada Nobela prēmija ķīmijā kopā ar Ēriku Betcigu un Viljamu Mūrneru — apbalvojums, kurš atzina gan teorētiskos pamatprincipus, gan praktiskos risinājumus, kas ļāvuši pārkāpt difrakcijas limitu. Papildus Nobelam Hell ir saņēmis arī citus starptautiskus apbalvojumus un atzinības par sākotnēji teorētisko ideju pārvēršanu reālos instrumentus un risinājumus.
Pētniecības nozīme un piemēri lietojumam
STED un citas superizšķirtspējas metodes ļauj pētniekiem:
- vizualizēt atsevišķas proteīnu kompleksu daļas šūnās;
- pētīt sinapses un neironu savienojumus neirozinātnē;
- sekot dinamiskām molekulārām izmaiņām dzīvos paraugos ar nanoskopisku precizitāti;
- uzlabot zāļu mērķu izpēti un mikroskopisku diagnostiku.
Sagatavotie secinājumi
Stefans Hells ir centralizējoša figūra mūsdienu optiskajā mikroskopijā: viņa teorētiskie un praktiskie risinājumi ir mainījuši to, kā zinātnieki redz un saprot dzīvo šūnu iekšējo arhitektūru. Kaut arī Nobela prēmija iezīmē galveno atzinību, Hella darba ietekme turpinās caur jauniem instrumentiem, komerciāli pieejamiem mikroskopiem un plašu lietojumu klāstu biomedicīnā.
Meklēt