09/10/2014 01:26 GMT+7

Phần thưởng cho kính hiển vi huỳnh quang

VIỆT PHƯƠNG
VIỆT PHƯƠNG

TT - Viện hàn lâm Khoa học hoàng gia Thụy Điển ngày 8-10 đã quyết định trao giải Nobel hóa học 2014 cho công trình phát triển kính hiển vi huỳnh quang siêu phân giải.

Ba nhà khoa học đoạt giải Nobel hóa học 2014 (từ trái sang): William Moerner, Eric Betzig, Stefan Hell - Ảnh: Reuters

Đã từ lâu, kính hiển vi quang học đã đem lại khá nhiều hạn chế, đó là nó không bao giờ cho chúng ta hình ảnh độ phân giải tốt hơn một nửa bước sóng ánh sáng.

Với sự trợ giúp của các phân tử huỳnh quang, ba nhà khoa học đoạt giải Nobel hóa học năm nay là Eric Betzig, William E. Moerner (cùng là người Mỹ) và Stefan W. Hell (người Đức) đã khéo léo vượt qua được những giới hạn này.

Công trình gây chấn động của họ đã đưa kính hiển vi quang học đi vào không gian ở kích thước nano. Theo AFP, hội đồng chấm giải hóa học nhận xét công cụ này đã làm một cuộc cách mạng trong nghiên cứu loại bệnh và bào chế thuốc.

Vượt qua giới hạn

Thông qua kính hiển vi huỳnh quang siêu phân giải hay còn gọi là kính hiển vi nano, các nhà khoa học có thể thấy được quá trình mà các phân tử đơn lẻ bên trong các tế bào sống.

Họ có thể thấy được cách các phân tử tạo ra các khớp thần kinh giữa những tế bào thần kinh bên trong não. Họ có thể theo dõi được protein liên quan đến các bệnh như Parkinson, Alzheimer và Huntington khi chúng kết hợp lại, họ có thể lần theo các protein đơn lẻ trong trứng thụ tinh khi phân chia thành phôi thai.

Trước đây, chưa bao giờ các nhà khoa học có thể nghiên cứu tế bào sống trong những chi tiết phân tử nhỏ bé nhất. Vào năm 1873, chuyên gia kính hiển vi Ernst Abbe đưa ra giới hạn vật lý về độ phân giải tối đa của kính hiển vi quang học truyền thống: đó là nó không bao giờ có thể nhìn thấy rõ hơn 0,2 micromet.

Nhà khoa học Eric Betzig là công dân Mỹ, sinh năm 1960 tại Miami. Ông có bằng tiến sĩ năm 1988 tại Trường đại học Cornell.

Hiện ông là trưởng nhóm nghiên cứu tại Trung tâm nghiên cứu Janelia, Virginia, Mỹ.

Nhà khoa học Stefan W. Hell mang quốc tịch Đức, sinh năm 1962 tại Romania. Ông có bằng tiến sĩ năm 1990 tại Trường đại học Heidelberg.

Hiện ông đang làm giám đốc Viện Nghiên cứu hóa sinh Max Planck (Đức) và cũng đang công tác tại Trung tâm Nghiên cứu ung thư Đức.

William E. Moerner là công dân Mỹ, sinh năm 1953 tại California. Ông có bằng tiến sĩ năm 1982 tại Trường đại học Cornell.

Hiện ông là giáo sư hóa học và giáo sư vật lý ứng dụng tại Trường đại học Stanford, California, Mỹ.

Ba nhà khoa học Eric Betzig, Stefan W. Hell và William E. Moerner được trao giải Nobel hóa học năm nay vì họ đã vượt qua được giới hạn này.

Phần thưởng dành cho họ là 8 triệu kronor Thụy Điển (1,11 triệu USD), chia đều cho cả ba người.

Nhờ những thành tựu mà họ đạt được, kính hiển vi quang học giờ đây đã có thể đặt chân vào thế giới nano. Ngày nay, kính hiển vi nano được sử dụng rộng rãi trên thế giới và những kiến thức mới đem lại lợi ích tuyệt vời nhất cho nhân loại đang được phát hiện hằng ngày nhờ công cụ này.

Rõ từng nanomet

Năm 2000, nhà khoa học Stefan Hell phát triển phương pháp kính hiển vi làm nghèo bức xạ (STED). Hai tia laser được sử dụng. Một tia kích thích các phân tử huỳnh quang phát sáng. Tia còn lại triệt tiêu tất cả huỳnh quang. Việc quét trên các mẫu thí nghiệm trên từng nanomet đem lại hình ảnh có độ phân giải tốt hơn giới hạn mà nhà khoa học Abbe từng đưa ra.

Hai nhà khoa học Eric Betzig và William Moerner có công trình nghiên cứu riêng, đặt nền móng cho phương pháp thứ 2: kính hiển vi đơn phân tử.

Phương pháp này dựa trên khả năng bật và tắt các phân tử huỳnh quang đơn lẻ. Hai ông đã chụp ảnh cùng một vùng của mẫu vật nhiều lần, mỗi lần chỉ để một vài phân tử rải rác tỏa sáng.

Chồng các hình ảnh này lên nhau đem lại hình ảnh chi tiết siêu phân giải ở mức độ nano. Năm 2006, Eric Betzig đã sử dụng phương pháp này lần đầu tiên.

Theo Reuters, giải hóa học thường bị che lấp sau cái bóng của giải vật lý và những nhà khoa học danh tiếng như Albert Einstein mặc dù nó được tranh luận là lĩnh vực gần nhất với công trình của nhà khoa học Alfred Nobel về phát triển các loại chất nổ.

* PGS.TS Vũ Anh Tuấn (phó viện trưởng Viện Hóa học - Viện hàn lâm Khoa học và công nghệ VN):

Mở ra tiềm năng ứng dụng cho nhiều lĩnh vực

Giá trị của phát minh đoạt giải thưởng Nobel hóa học 2014 không chỉ thuần túy về hóa học mà mang hình ảnh của khoa học hiện đại khi các lĩnh vực nghiên cứu không còn biên giới, nghiên cứu liên quan kiến thức đa ngành.

Công trình nghiên cứu của ba nhà khoa học đến từ Đức, Mỹ chắc chắn là phát minh được cả thế giới nghiêng mình.

Hãy xem khả năng ứng dụng của nghiên cứu thuộc lĩnh vực này, không giới hạn ở phạm vi hóa học đơn thuần mà có khả năng đi sâu vào nghiên cứu cấu trúc hóa học ở nhiều lĩnh vực liên ngành hóa - sinh, hóa - dược và nhiều lĩnh vực ứng dụng khác.

Nhờ phát minh này, những liên kết lâu nay không thể tiệm cận được thì nay có thể quan sát được.

Kính hiển vi huỳnh quang siêu phân giải này đã được chỉ ra khả năng giúp các nhà khoa học hình dung được quá trình mà các phân tử đơn lẻ bên trong các tế bào sống, theo dõi được protein liên quan đến các bệnh như Parkinson, Alzheimer là những việc mà trước đây các nhà khoa học vẫn bị giới hạn.

Điều đáng nói là từ phát minh này còn mở ra nhiều tiềm năng mới để ứng dụng giá trị của kính hiển vi huỳnh quang siêu phân giải trong các lĩnh vực nghiên cứu khác nhau, phục vụ cuộc sống của cả nhân loại.

* GS.TSKH Nguyễn Đình Đức (ĐH Quốc gia Hà Nội):

Họ đã vượt qua những thách thức trong nghiên cứu

Trước đây, để đạt được độ siêu phân giải khi quan sát các cấu trúc nano, chỉ đạt được trên kính hiển vi điện tử, mà kính hiển vi điện tử không áp dụng được cho các tế bào sống (vì các chùm tia điện tử sẽ giết chết các tế bào sống và ta không thể nhận biết được các thành phần của tế bào sống trên kính hiển vi điện tử).

Do vậy, việc phát minh ra kính hiển vi huỳnh quang ở độ siêu phân giải này là một bước đột phá rất lớn, vượt qua cả giới hạn về độ phân giải của nhà khoa học Ernst Abbe từ năm 1873.

Phát minh này có ý nghĩa rất to lớn trong khoa học sự sống cũng như khoa học vật liệu ứng dụng trong các lĩnh vực về khoa học sự sống, y - sinh học... Chẳng hạn như nghiên cứu chế tạo các vật liệu nano đưa vào trong tế bào sống phục vụ nghiên cứu y - sinh, chữa các bệnh hiểm nghèo...

Kết quả này đã mở ra các hướng nghiên cứu liên ngành giữa các ngành khoa học cơ bản như hóa học - vật lý - sinh học, khoa học sự sống và thậm chí cả khoa học tính toán y - sinh (mô hình hóa ở mức nano, nay được quan sát, kiểm chứng).

Phát minh của các nhà khoa học đoạt giải Nobel hóa học 2014 tạo điều kiện cho các nhà khoa học nói chung, trong đó có các nhà khoa học VN, có thêm công cụ hữu hiệu để không chỉ nghiên cứu mà còn có thể can thiệp vào những cấu trúc siêu nhỏ như tế bào.

Từ đây, giới khoa học sẽ có những kết quả mới, sản phẩm mới không chỉ trong nghiên cứu cơ bản mà còn cả trong ứng dụng xa hơn.

Cũng có thể nói đây là một minh chứng cho những nỗ lực không mệt mỏi của cả cộng đồng khoa học nói chung và các nhà hóa học nói riêng đã vượt qua các thách thức trong nghiên cứu để ngày càng tiếp cận sâu đến thế giới khách quan như thế nào.

Việc vinh danh công trình này là nguồn động viên cổ vũ tinh thần rất lớn cho những nhà khoa học đang hi sinh quên mình và táo bạo đi tìm lời giải cho các vấn đề khó, hóc búa, tưởng chừng không có lời giải của khoa học.

NGỌC HÀ ghi

 

VIỆT PHƯƠNG
Trở thành người đầu tiên tặng sao cho bài viết 0 0 0
Bình luận (0)
thông tin tài khoản
Được quan tâm nhất Mới nhất Tặng sao cho thành viên