L’Accademia delle Scienze svedese ha assegnato il Premio Nobel per la Chimica per l’anno 2014 a William E. Moerner, della Stanford University Eric Betzig, dell’Howard Hughes Medical Institute di Ashburn (Stati Uniti) e Stefan W. Hell, del Max Planck Institute for Biophysical Chemistry di Göttingen (Germania), “per lo sviluppo della microscopia in fluorescenza in super risoluzione“.
Gli studi dei tre ricercatori premiati, quindi, hanno contribuito al perfezionamento di uno degli strumenti-cardine della ricerca scientifica: il microscopio.
Fin dalla sua invenzione, il microscopio è stato oggetto di studi continui, portati avanti al fine di migliorarne l’efficacia e, quindi, di ridurre le dimensioni dell’oggetto più piccolo osservabile tramite questo strumento.

Il “limite” era stato stabilito dal tedesco Abbe nell’Ottocento; a causa degli effetti della diffrazione della luce, secondo lo scienziato teutonico, era impossibile osservare oggetti con dimensioni non troppo dissimili da quelle della lunghezza d’onda della luce (che per la luce solare è di circa 500 nanometri, ovvero 500 miliardesimi di metro).

Nello specifico, il “limite” era posto a 200 nanometri.

Il Premio Nobel viene quindi assegnato, più di un secolo dopo, agli uomini che ci hanno permesso di sfondare questo muro; elemento fondamentale nella risoluzione del problema è stato il fenomeno della fluorescenza, posto al centro degli studi dei tre premiati.

Hell è stato l’artefice dello sviluppo della tecnologia STED (stimulated emission depletion, deplezione mediante emissione stimolata).
Questa tecnica prevede l’utilizzo di due raggi laser: il primo permette alle molecole fluorescenti presenti nel campione sotto analisi di brillare, mentre il secondo permette di mantenere la fluorescenza solo alle molecole situate in uno spot al centro del campione.
Grazie alla STED viene realizzata un’immagine del campione con una risoluzione fino a tre volte migliore di quella della classica microscopia a fluorescenza.

Betzig e Moerner, invece, sono stati i protagonisti della ricerca sulla microscopia a singola molecola.
Grazie a questo processo, si possono realizzare scansioni ad elevata risoluzione grazie alla combinazione delle immagini ottenute tramite scansioni ripetute.
Elemento fondamentale di queste scansioni è, ancora una volta, la fluorescenza; durante i vari “passaggi”, infatti, viene attivata la fluorescenza di una parte delle molecole, fino ad ottenere la combinazione desiderata.

In entrambi i casi, la ricerca è partita negli anni Novanta; Moerner, già nel 1997, aveva dimostrato di poter usare un particolare gel, realizzato con una proteina fluorescente verde, per risolvere il problema della diffrazione, grazie alle emissioni fluoerescenti mostrate dalle molecole trattate con questo prodotto.
L’intuizione di Betzig risale invece al 1995, quando iniziò a pensare all’utilizzo di molecole capaci di emettere fluorescenza; per dimostrare la validità delle sue ragioni, il ricercatore ha però atteso più di dieci anni, poiché ai tempi non erano disponibili le molecole da lui ricercate.

Alessandro Mercuri