שטפן הל

מתוך המכלול, האנציקלופדיה היהודית
קפיצה לניווט קפיצה לחיפוש
שטפן הל
Stefan Walter Hell
Stefan W Hell.jpg
לידה 23 בדצמבר 1962 (גיל: 58)
ענף מדעי מיקרוסקופיה
מקום מגורים גרמניה
פרסים והוקרה פרס נובל לכימיה 2014
תרומות עיקריות
מיקרוסקופיה ברזולוציית-על

שטפן וולטר הלגרמנית: Stefan Walter Hell ; נולד ב-23 בדצמבר 1962) הוא פיזיקאי גרמני, חבר דירקטוריון של מכון מקס פלאנק לכימיה ביופיזיקלית בגטינגן, חתן פרס נובל לכימיה לשנת 2014 על פיתוח מיקרוסקופיה פלואורסצנטית ברזולוציית-על יחד עם אריק בציג וויליאם מורנר[1].

ביוגרפיה

הל נולד למשפחה ממוצא גרמני בעיר ארד ברומניה. ב-1978, כשהיה בן 16, היגרה המשפחה לעיר לודוויגסהאפן בגרמניה המערבית. אביו היה מהנדס ואימו מורה.

את לימודיו האקדמיים החל הל באוניברסיטת היידלברג ב-1981. הוא השלים את לימודי הדוקטורט בפיזיקה ב-1990. מחקרו עסק בשימושים במיקרוסקופיה קונפוקלית לדימות של מבנים מיקרוסקופיים שקופים (Imaging of transparent microstructures in a confocal microscope).

לאחר סיום לימודי הדוקטורט ניסה הל להמשיך במחקר באופן עצמאי ולשפר עוד את הרזולוציה של מיקרוסקופיה קונפוקלית.

בשנים 19911993 הועסק הל במעבדת הביולוגיה המולקולרית היוקרתית בהיידלברג (EMBO), ובמחקרו התמקד בפיתוח מיקרוסקופ ה-4Pi. לאחר מכן, ב-1993, ניהל הל קבוצת מחקר באוניברסיטת טורקו בפינלנד, ועבד על פיתוח העקרונות העומדים בבסיס מיקרוסקופיית STED. לאחר כ-3 שנים שימש הל כחוקר אורח באוניברסיטת אוקספורד, ובשנת 1996 הוא השלים את עבודת ההביליטציה (פוסט-דוק) באוניברסיטת היידלברג [2].

שנה לאחר מיכן הקים הל קבוצת מחקר במכון מקס פלאנק לכימיה ביופיזיקלית בגטינגן, אשר עסקה בחקר המיקרוסקופיה.

ב-2002 מונה הל למנהל מכון מקס פלנק לכימיה ביופיזיקלית, והקים את המחלקה לננופוטוניקה. מאז 2003 הוא משמש במספר תפקידים גם באוניברסיטת היידלברג, וב-2004 אף קיבל תואר פרופסור של כבוד בפיזיקה מאוניברסיטת גטינגן.

המצאותיו ופיתוחיו בתחום מיקרוסקופיית ה-STED איפשרו התקדמות משמעותית ביכולת ההפרדה (רזולוציה) של מיקרוסקופיה פלואורסצנטית, ובמיוחד היכולת להפריד בין עצמים במרחק הקטן ממחצית אורך הגל המאיר (כ-200 נאנומטר) - פריצת גבול אבה.

פריצת גבולות הרזולוציה

הדגמת שיפור הרזולוציה בטכנולוגיית STED לעומת מיקרוסקופיה קונפוקאלית

רזולוציה, או כושר ההבחנה, היא אחת התכונות החשובות ביותר בעולם המיקרוסקופיה. מחקריו של הל התמקדו בשימוש במיקרוסקופיה פלואורסצנטית. בשיטה זו, קושרים החוקרים מולקולות מטרה (חלבונים לדוגמה) לסָמַן פלואורסצנטי. לאחר מכן, כאשר הדוגמה מוארת באמצעות אור מתאים, הסמן בוהק והמולקולות ניתנות לצפייה במיקרוסקופ.

הרזולוציה במיקרוסקופיה פלואורסצנטית מוגבלת על ידי גבול אבה (שהוגדר כבר ב-1873) לרזולוציה של כ-200 נאנומטר, היות שהאותות הנובעים משתי מולקולות סמוכות עולים זה על זה.

סכמת הפעולה של טכנולוגיית STED לעומת מיקרוסקופיה פלואורסצנטית רגילה

הל ושותפיו השתמשו לראשונה בשני מקורות אור במקום באחד. הם עוררו את הסמנים הפלואורסצנטיים באורך גל אחד (לדוגמה באור ירוק), והשתמשו באור באורך גל אחר (לדוגמה באור אדום) על מנת לכבות את האותות מסביב לנקודת המיקוד של קרן האור הירוקה. כך למעשה הם כיבו את הסמנים של מולקולות בסביבת נקודת העירור המרכזית (הירוקה) והצליחו לייצר הפרדה ברורה בין מולקולות סמוכות במרחק עשרות ננומטרים בודדים [3][4]. את תגליתם הם כינו בשם מיקרוסקופיית Stimulated Emission Depletion, או בקיצור STED. מחקריהם של הל ושותפיו פתחו צוהר לתחום חדש בפיזיקה וביולוגיה, המכונה מיקרוסקופיה ברזולוצית על, ועל פריצת דרך זו זכה הל במספר פרסים, המובהק שביניהם הוא פרס נובל לכימיה לשנת 2014.

פרסומים משמעותיים

להלן רשימה חלקית מתוך מעל 400 מפרסומיו:

  • Göttfert et al. (2017) "Strong signal increase in STED fluorescence microscopy by imaging regions of subdiffraction extent".  PNAS 114, 2125-2130
  • Balzarotti, F., Y. Eilers, K. C. Gwosch, A. H. Gynna, V. Westphal, F. D. Stefani, J. Elf, S. W. Hell (2017): "Nanometer resolution imaging and tracking of fluorescent molecules with minimal photon fluxes".   Science 355, 606-612
  • Chojnacki, J., T. Staudt, B. Glass, P. Bingen, J. Engelhardt, M. Anders, J. Schneider, B. Müller, S. W. Hell, H.-G. Kräusslich (2012): "Maturation-Dependent HIV-1 Surface Protein Redistribution Revealed by Fluorescence Nanoscopy". Science 338, 524 - 528
  • Berning, S., K. I. Willig, H. Steffens, P. Dibaj, S. W. Hell (2012): "Nanoscopy in a Living Mouse Brain".  Science 335, 551
  • Grotjohann, T., I. Testa, M. Leutenegger, H. Bock, N. T. Urban, F. Lavoie-Cardinal, K. I. Willig, C. Eggeling, S. Jakobs, S. W. Hell (2011): "Diffraction-unlimited all-optical imaging and writing with a photochromic GFP". Nature 478, 204 - 208
  • Hell, S. W. (2007): "Far-Field Optical Nanoscopy". Science 316, 1153-1158
  • Willig, K. I., R. R. Kellner, R. Medda, B. Hein, S. Jakobs, S. W. Hell (2006): "Nanoscale resolution in GFP-based microscopy". Nature Meth. 3, 721-723.
  • Westphal, V., S. W. Hell (2005): "Nanoscale Resolution in the Focal Plane of an Optical Microscope" Phys. Rev. Lett. 94, 143903
  • Klar, T. A., S. Jakobs, M. Dyba, A. Egner, S. W. Hell (2000): "Fluorescence microscopy with diffraction resolution limit broken by stimulated emission".  PNAS 97, 8206-8210.
  • Hell, S. W., J. Wichmann (1994): "Breaking the diffraction resolution limit by stimulated emission: stimulated-emission-depletion fluorescence microscopy". Opt. Lett. 19, 780-782.

קישורים חיצוניים

ויקישיתוף ראו מדיה וקבצים בנושא זה בוויקישיתוף.

הערות שוליים

  1. ^ The Nobel Prize in Chemistry 2014, NobelPrize.org (בAmerican English)
  2. ^ Nobel Prize in Chemistry 2014 for Max Planck researcher Stefan Hell, www.mpg.de (באנגלית)
  3. ^ MaxPlanckSociety, Stefan Hell (Nobel Prize in Chemistry 2014): STED - Insights into the nanoworld, YouTube
  4. ^ Bo Huang, Hazen Babcock, Xiaowei Zhuang, Breaking the Diffraction Barrier: Super-Resolution Imaging of Cells, Cell 143, 2010-12-23, עמ' 1047–1058 doi: 10.1016/j.cell.2010.12.002


סמל המכלול גמרא 2.PNG
הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0