Stefan Hell erhält Kavli-Preis für Nanowissenschaften

Prof. Stefan Hell, der am Göttinger Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie und am Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg forscht, erhält den mit einer Million US-Dollar dotierte Kavli-Preis für Nanowissenschaften. Die Auszeichnung wird in diesem Jahr an drei Forscher verliehen: Stefan W. Hell (Göttingen und Heidelberg), Thomas W. Ebbesen (Strasbourg) und Sir John B. Pendry (London) erhalten die Auszeichnung für ihre Beiträge zur Nano-Optik, die die Auflösungsgrenze der optischen Mikroskopie und Bildgebung revolutioniert haben. Der Preis wird am 9. September 2014 in Oslo durch den norwegischen König überreicht.

Mit dem Kavli-Preis wird Stefan Hell geehrt "für seine bahnbrechenden Entwicklungen, die zur Fluoreszenzmikroskopie mit Nanometerauflösung führten und neue Anwendungen in der Biologie eröffneten", so die Begründung der Jury. Die Auszeichnung wird jedes zweite Jahr von der Norwegischen Akademie der Wissenschaften, der Kavli-Stiftung und dem Norwegischen Ministerium für Bildung und Forschung gemeinsam verliehen.

Mit neuen physikalischen Konzepten revolutionierte Hell die Lichtmikroskopie und eröffnete völlig neue Einblicke in den Nanokosmos lebender Zellen. Seit dem Abbeschen Gesetz von 1873 galt für die Lichtmikroskopie die magische Grenze von 200 Nanometern: Mindestens die Hälfte der Wellenlänge des sichtbaren Lichtes müssten zwei Punkte auseinander liegen, um voneinander unterschieden zu werden. Erst 120 Jahre später, Anfang der 1990er Jahre, gelang es dem Physiker Stefan Hell diese magische Grenze zu durchbrechen und damit in den Nanometerbereich vorzudringen.

Auch mit Elekronen- oder Rastersondenmikroskopen lassen sich Strukturen im Nanometerbereich erkennen. Allerdings müssen die Präparate für diese Techniken in hauchdünne Scheiben geschnitten werden, Untersuchungen von intakten oder sogar lebenden Zellen sind so unmöglich.

Als ersten Schritt erfand Stefan Hell 1990 das 4Pi-Mikroskop, bei dem das Licht statt von einer von zwei Seiten gleichzeitig auf das Objekt fällt.

Damit konnte die Auflösung bereits um das 4- bis 7-fache gesteigert werden. Mit der Stimulated Emission Depletion (STED-) Mikroskopie, einem Verfahren mit Laserlicht, das die Eigenschaften der Fluoreszenz-Farbstoffe ausnützt, welche man ohnehin zum Anfärben von Proteinen oder DNA verwendet, ließ sich die Auflösung weiter erhöhen und somit Abbes Beugungsgrenze durchbrechen: So lassen sich biologische Strukturen erkennen, die bis zu 2000-mal feiner sind als ein menschliches Haar (20 bis 50 Nanometer). Vor Kurzem ist es Hell gelungen, Stränge der menschlichen DNA mithilfe des STED-Verfahrens sichtbar zu machen. In Zukunft könnte es so möglich sein, Wiederholungen oder Lücken innerhalb der DNA zu erkennen - also Fehler, die teils schwere Krankheiten verursachen, bis hin zu Krebs.

"Ein großer Vorteil ist, dass unserer Methode ein relativ allgemeines Grundprinzip zugrunde liegt. Die Hochauflösung ist daher längst nicht ausgereizt", so Hell. Mit seiner Abteilung NanoBiophotonik am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie (Göttingen) forscht er intensiv daran, noch feiner in die molekularen Details der lebenden Zellen vorzustoßen. In Heidelberg am Deutschen Krebsforschungszentrum untersucht er mit seiner Abteilung Optische Nanoskopie Möglichkeiten, die Technologie für die Krebsforschung einzusetzen. "Um Krankheiten zu erforschen oder neue Medikamente zu entwickeln, bietet die STED-Mikroskopie reichlich Potenzial. Wir stehen erst ganz am Anfang, dieses auszuschöpfen."

Der Kavli-Preis wird seit 2008 jedes zweite Jahr gemeinschaftlich von der Norwegischen Akademie der Wissenschaften, der Kavli-Stiftung und dem Norwegischen Ministerium für Bildung und Forschung verliehen. Der Kavli-Preis zeichnet Wissenschaftler für ihre bahnbrechenden Erkenntnisse in den drei Forschungsfeldern Astrophysik, Nanowissenschaften und Neurowissenschaften aus. Die Auszeichnung ist in jeder Kategorie mit 1 Million US-Dollar (rund 730 000 Euro) dotiert. Bei mehreren Preisträgern in einer Kategorie wird das Preisgeld geteilt. Die Auszeichnung ist nach dem gebürtigen Norweger Fred Kavli (1927-2013) benannt, der als Physiker, Unternehmer und Erfinder wegweisende Forschung förderte.

www.dkfz.de

 

 

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