Nobel de Química premia transformação de microscópio em nanoscópio

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/10/2014

Eric Betzig, Stefan Hell e William Moerner.
[Imagem: Divulgação]

O Prêmio Nobel de Química 2014 foi concedido a dois pesquisadores norte-americanos e um romeno "pelo desenvolvimento da microscopia de fluorescência de alta resolução".

Eric Betzig, nascido em 1960, é professor do Instituto Médico Howard Hughes (EUA). Stefan W. Hell, nascido em 1960 na Romênia é atualmente pesquisador da Universidade de Heidelberg (Alemanha). William E. Moerner, nascido em 1953, é professor da Universidade de Stanford (EUA).

Limites da microscopia

Por séculos a microscopia óptica tinha uma limitação que parecia natural: seria impossível obter uma resolução maior do que a metade do comprimento de onda da luz que o olho humano consegue captar.

Em 1873, Ernst Abbe estipulou um limite físico para a resolução máxima da microscopia óptica tradicional: ela nunca poderia superar 0,2 micrômetro, ou 200 nanômetros.

Ajudados em grande parte pelas moléculas fluorescentes premiadas pelo Nobel de Química em 2008, os ganhadores do prêmio deste ano contornaram esta limitação.

Segundo o comitê do Nobel, foram os três cientistas que transformaram os microscópios ópticos em nanoscópios.

Com o advento da nanoscopia, hoje os cientistas podem estudar células vivas observando detalhes em nível molecular.

Princípio de funcionamento do microscópio STED.
[Imagem: Johan Jarnestad/RSAS]

Nanoscopia

O Prêmio Nobel está premiando dois princípios diferentes de nanoscopia.

O primeiro, criado pela equipe do Dr. Stefan Hell em 2000, é conhecido como STED, sigla em inglês para Stimulated Emission Depletion, ou depleção de emissão estimulada.

A técnica emprega dois feixes de laser. O primeiro estimula as moléculas fluorescentes, fazendo-as brilhar, enquanto o outro cancela toda a fluorescência exceto aquela emitida por volumes em escala nanométrica. Rastreando toda a amostra, nanômetro para nanômetro, gera-se uma imagem com uma resolução melhor do que o limite de Abbe.

Eric Betzig e William Moerner, trabalhando separadamente, lançaram as bases para a segunda técnica, hoje conhecida como microscopia de molécula única.

Princípio de funcionamento da microscopia de molécula única.
[Imagem: Johan Jarnestad/RSAS]

O método baseia-se na possibilidade de ligar a desligar a fluorescência de moléculas individuais. A mesma área é fotografada várias vezes, deixando apenas algumas moléculas intercaladas brilharem de cada vez. Sobrepondo essas imagens individuais, cria-se uma imagem com detalhes que permitem visualizar todas as moléculas.

Em 2006, Eric Betzig utilizou este método pela primeira vez e seu trabalho foi noticiado aqui no Site Inovação Tecnológica:

• Microscópio óptico vence a barreira do comprimento de onda da luz visível

Pós-Nobel

O progresso do campo da microscopia acelerou bastante nos últimos anos - após os trabalhos agora premiados pelo Nobel - e hoje já é possível ver células vivas em 3D ao natural e observar células vivas ao vivo, sem depender da reconstrução posterior de imagens.

O próprio professor Moerner foi um dos pioneiros no campo das nanoantenas, hoje utilizadas em uma ampla gama de tecnologias ópticas, não apenas para capturar, mas também para emitir luz.

Existem também várias outras técnicas que chegaram à dimensão nano, ainda que nem todas utilizem o espectro óptico.

No ano passado, publicamos um Especial Microscópios, mostrando alguns desses avanços.

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