Stefan Hell — Nobeli laureaat 2014, superlahendatud mikroskoopia arendaja
Stefan Walter Hell (sündinud 23. detsembril 1962) on saksa füüsik ja üks Saksamaal Göttingenis asuva Max Plancki biofüüsikalise keemia instituudi direktoritest. Ta sai 2014. aastal koos Eric Betzigi ja William Moerneriga Nobeli keemiapreemia "ülilahendatud fluorestsentsmikroskoopia arendamise eest". Hell on tuntud eelkõige superlahendatud (super-resolution) mikroskoopia meetodite teoreetilise aluse ja nende praktilise realiseerimise poolest, mille abil on võimalik pildistada bioloogilisi struktuure tavapärasest difraktsiooni piirist palju väiksema ruumilise lahutusvõimega.
Taust ja haridus
Ta sündis Rumeenia Aradis Banati švaabide peres ja kasvas üles oma vanemate kodus lähedalasuvas Sântanas. 1981. aastal alustas ta õpinguid Heidelbergi ülikoolis, kus ta süvenes optika ja kvantmehaanika teemadesse ning kaitses 1990. aastal doktorikraadi füüsikas. Hiljem on Hell töötanud erinevates akadeemilistes ja uurimisinstitutsioonides, kuni sai direktoriks Max Plancki biofüüsikalise keemia instituuti Göttingenis.
Teadustöö ja põhimõte
Hell on enim tuntud STED-mikroskoopia (stimulated emission depletion) idee väljatöötamise eest. Põhimõte seisneb selles, et fluorestseeruvate molekulide emissiooni kontrollitakse ruumiliselt ja ajaliselt nii, et vaid väga väike piirkond säilitab emissiooni, samal ajal kui ümbrus sunditakse viivitama või summutama. Selle saavutamiseks kombineeritakse sädemeid nii, et üks neist tekitab nn rõngakujulise ala, mis tühjendab (deaktiveerib) fluorestseeruvaid olekuid, jättes keskele subdifraktsioonilise eraldusvõimega valgustava ala. Nii on võimalik ületada traditsioonilist valguse difraktsioonipiiri (Ernst Abbe määratud) ja saada lahutust, mis ulatub nanomeetriskaalale.
Hell ja tema töögrupp on edendanud ka edasisi tehnikaid, mis ühendavad STED-i ja üksikmolekulide lokaliseerimise meetodeid. Üks selline arendus on MINFLUX, mis saavutab äärmiselt kõrge paiknemistäpsuse, kombineerides aktiivset kiirguse kujundamist ja tõhusat signaali kasutamist, et määrata üksikute fluorestsentsmolekulide asukohti nanomeetri täpsusega.
Mõju ja rakendused
Stefan Helli tööd on avanud uusi võimalusi raku- ja molekulaarbioloogia uurimisel: võimalus visualiseerida valgurühmi, rakuorganellide detaile, sünaptilisi struktuure ja dünaamikat elus kudedes ning rakkudes. Superlahendatud mikroskoopiat kasutatakse laialdaselt neuroteadustes, rakubioloogias, farmakoloogias ning materjaliteaduses, kus vaja on kaardistada struktuure nanomeetriskaalal.
Tunnustus
Helli töö on pälvinud rahvusvahelist tunnustust ja mitmeid teadusauhindu, kõige tuntum neist on 2014. aasta Nobeli keemiaauhind koos Eric Betzigi ja William Moerneriga. Tema ideed ja meetodid on muutnud mikroskoopia põhimõtteid ja võimaldavad tänapäeval uurida elusolendite sisemist arhitektuuri enneolematul detailsusel.
Olulisemad saavutused lühidalt
- STED-mikroskoopia — meetod difraktsioonipiiri ületamiseks, mis võimaldab subdifraktsioonilist pildistamist.
- MINFLUX ja sellega seotud tehnoloogiad — arendused, mis suurendavad üksikmolekulide lokaliseerimise täpsust nanomeetri skaalal.
- Mõju biomeditsiinile — uued võimalused rakkude sisemuse ja molekulaarsete protsesside uurimiseks.
Stefan Hell on jätkuvalt aktiivne uurija ning tema rühmad Göttingenis tegelevad superlahendatud kujutise meetodite arendamise ja rakendamisega kaasaegse bioloogilise mikroskoopia vajadustele.
