שטפן הל

שטפן הל
Stefan Walter Hell
לידה	23 בדצמבר 1962 (בן 61); ארד, רומניה
ענף מדעי	מיקרוסקופיה
מקום מגורים	גרמניה
מקום לימודים	אוניברסיטת היידלברג; Carl-Bosch-Gymnasium; Nikolaus Lenau High School ;
מנחה לדוקטורט	Siegfried Hunklinger
מוסדות	אוניברסיטת גטינגן; אוניברסיטת היידלברג; מכון מקס פלאנק לכימיה ביופיזית ;
פרסים והוקרה	פרס נובל לכימיה 2014
	האתר הרשמי
תרומות עיקריות
	מיקרוסקופיה ברזולוציית-על

שטפן וולטר הל (בגרמנית: Stefan Walter Hell ; נולד ב-23 בדצמבר 1962) הוא פיזיקאי גרמני יליד רומניה, 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[עריכת קוד מקור | עריכה]

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 1991–1993 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[עריכת קוד מקור | עריכה]

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.

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[עריכת קוד מקור | עריכה]

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[עריכת קוד מקור | עריכה]

מדיה וקבצים בנושא שטפן הל בוויקישיתוף

אתר האינטרנט הרשמי של שטפן הל
שטפן הל, באתר פרס נובל (באנגלית)
שטפן הל, באתר גוגל סקולר
שטפן הל, באתר Semantic Scholar
שטפן הל, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
ד"ר משה נחמני, פרס נובל לכימיה לשנת 2014 למגלי המיקרוסקופ הפלואורסצנטי: דוחקים את מגבלות מיקרוסופ האור, באתר הידען, 8 באוקטובר 2014
עידו אפרתי, פרס נובל לכימיה הוענק למפתחי שימוש חדשני במיקרוסקופ הפלורסנטי, באתר הארץ, 8 באוקטובר 2014
Michael Hofmann, Christian Eggeling, Stefan Jakobs, and Stefan W. Hell, Breaking the diffraction barrier in fluorescence microscopy at low light intensities by using reversibly photoswitchable proteins

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

^ The Nobel Prize in Chemistry 2014, NobelPrize.org (באנגלית אמריקאית)
^ Nobel Prize in Chemistry 2014 for Max Planck researcher Stefan Hell, www.mpg.de (באנגלית)
^ MaxPlanckSociety, Stefan Hell (Nobel Prize in Chemistry 2014): STED - Insights into the nanoworld, YouTube
^ 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

[1] The Nobel Prize in Chemistry 2014, NobelPrize.org (באנגלית אמריקאית)

[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

[1]

[2]

[3]

[4]

זוכי פרס נובל לכימיה
1901–1925	ואן 'ט הוף (1901) • פישר (1902) • ארהניוס (1903) • רמזי (1904) • פון באייר (1905) • מואסאן (1906) • בוכנר (1907) • רתרפורד (1908) • אוסטוולד (1909) • וולך (1910) • קירי (1911) • גריניאר, סבטייה (1912) • ורנר (1913) • ריצ'רדס (1914) • וילשטאטר (1915) • לא הוענק (1916–1917) • הבר (1918) • לא הוענק (1919) • נרנסט (1920) • סודי (1921) • אסטון (1922) • פרגל (1923) • לא הוענק (1924) • ז'יגמונדי (1925)
1926–1950	סוודברג (1926) • וילנד (1927) • וינדאוס (1928) • הרדן, פון אוילר-שלפין (1929) • פישר (1930) • בוש, ברגיוס (1931) • לאנגמיור (1932) • לא הוענק (1933) • יורי (1934) • פרדריק ז'וליו-קירי, אירן ז'וליו-קירי (1935) • דביי (1936) • הוורת', קארר (1937) • קון (1938) • בוטנאנדט, רוז'יצ'קה (1939) • לא חולק (1940–1942) • דה הוושי (1943) • האן (1944) • וירטאנן (1945) • סאמנר, נורתרופ, סטנלי (1946) • רובינסון (1947) • טיסליוס (1948) • ג'יוק (1949) • דילס, אלדר (1950)
1951–1975	מקמילן, סיבורג (1951) • מרטין, סינג' (1952) • שטאודינגר (1953) • לינוס פאולינג (1954) • ויניו (1955) • הינשלווד, סמיונוב (1956) • טוד (1957) • סנגר (1958) • היירובסקי (1959) • ליבי (1960) • קלווין (1961) • פרוץ, קנדרו (1962) • ציגלר, נטה (1963) • הודג'קין (1964) • וודוורד (1965) • מוליקן (1966) • אייגן, נוריש, פורטר (1967) • אונסאגר (1968) • ברטון, האסל (1969) • ללואר (1970) • הרצברג (1971) • אנפינסן, מור, סטיין (1972) • פישר, וילקינסון (1973) • פלורי (1974) • קורנפורת', פרלוג (1975)
1976–2000	ליפסקומב (1976) • פריגוז'ין (1977) • מיטשל (1978) • בראון, ויטיג (1979) • ברג, גילברט, סנגר (1980) • פוקוי, הופמן (1981) • קלוג (1982) • טאובה (1983) • מריפילד (1984) • האופטמן, קרל (1985) • הרשבאך, לי, פולני (1986) • קראם, להן, פדרסן (1987) • דייזנהופר, הובר, מישל (1988) • אלטמן, צ'ק (1989) • קורי (1990) • ארנסט (1991) • מרקוס (1992) • מוליס, סמית' (1993) • אולה (1994) • קרוצן, מולינה, רולנד (1995) • סמולי, קורל, קרוטו (1996) • בויר, ווקר, סקואו (1997) • קוהן, פופל (1998) • זוויל (1999) • היגר, מקדיארמיד, שירקאווה (2000)
2001 ואילך	נולס, נויורי (2001) • ויטריך, פן, טנקה (2002) • אגרה, מק'קינון (2003) • צ'חנובר, הרשקו, רוז (2004) • שובן, גרבס, שרוק (2005) • קורנברג (2006) • ארטל (2007) • שיממורה, צ'לפי, טסיין (2008) • יונת, רמאקרישנן, סטייץ (2009) • הק, נגישי, סוזוקי (2010) • שכטמן (2011) • לפקוביץ', קובילקה (2012) • ורשל, קרפלוס, לויט (2013) • בציג, הל, מורנר (2014) • לינדל, מודריץ', סנקאר (2015) • סטודרט, סובאז', פרינחה (2016) • דובושה, פרנק, הנדרסון (2017) • ארנולד, סמית', וינטר (2018) • גודאינף, ויטינגהאם, יושינו (2019) • שרפנטייה, דאודנה (2020) • ליסט, מקמילן (2021) • ברטוצי, מלדל, שארפלס (2022) • יקימוב, בוונדי, ברוס (2023)