El Nobel premia la visión de los nanoscopios

El físico alemán Ernst Abbe, uno de los padres de la óptica moderna, concluyó en 1873 que los microscopios nunca podrían observar objetos de un tamaño inferior a las 0,2 micras

-una micra es la milésima parte de un milímetro- porque lo impedía una insalvable frontera física. Y así se consideró durante mucho tiempo hasta que, ya en los años 90 del pasado siglo, surgieron primero los llamados microscopios de fluorescencia y luego, con la misma técnica, sistemas avanzados de alta resolución. Ayer, la Academia de Ciencias de Suecia acordó conceder el Nobel de Química de este año a tres científicos -curiosamente, tres físicos de formación- que contribuyeron de forma destacada a superar el límite Abbe y abrir nuevas vías de investigación en el mundo de lo pequeño.

El alemán de origen rumano Stefan W. Hell y los estadounidenses Eric Betzig y William E. Moerner, que aportaron sus respectivos granos de arena de forma independiente, se repartirán los ocho millones de coronas suecas (874.000 euros) con que está dotado el galardón. Dice el acta de la Academia de Ciencias que el desarrollo de la fluorescencia de alta resolución «ha llevado la microscopía a una nueva dimensión, sin estructuras demasiado pequeñas para ser estudiadas». Los ganadores, insiste, «han sentado las bases de la moderna nanoscopía».

A Hell se le debe el desarrollo de la llamada microscopía de depleción por emisión estimulada (STED), mientras que Betzig y Moerner impulsaron, cada uno por su cuenta, otra técnica llamada microscopía de una sola molécula. Con ambos sistemas se supera el límite tradicional de las 0,2 micras.

HALO QUE IMPIDE LA VISIÓN / El problema al avanzar hacia resoluciones muy pequeñas, como observó Abbe en el siglo XIX, es que con la visión óptica «se forma una especie de halo que no permite distinguir dos moléculas que se encuentran juntas», explica María Calvo, responsable del Servicio de Microscopía Avanzada de los Centros Científicos y Tecnológicos de la Universitat de Barcelona (UB). Este fenómeno se llama difracción de la luz. «Gracias a estos microscopios se ha dividido por 10 el tamaño de los objetos que se pueden observar», prosigue. Ahora se pueden observar, por ejemplo, moléculas individuales dentro de las membranas de las células o incluso el proceso de división celular. «Han ido rápido en premiarlos porque ciertamente es un gran avance con respecto a los microscopios ópticos tradicionales», considera Calvo. Ahora los precios se han abaratado y estos microscopios han entrado en numerosos laboratorios.

En la tecnología STED, la más conocida, las moléculas se estimulan -se aumenta su estado energético- con una luz láser de alta energía mientras que otro láser menos potente anula toda la fluorescencia a excepción de un volumen de tamaño nanométrico. Entonces se puede observar su zona central con una resolución mejor que el límite estipulado por Abbe. «Además de darnos mucho contraste, es una técnica no invasiva que se puede emplear con células vivas porque siempre se mantiene la arquitectura de la muestra», destaca Calvo.

BACTERIAS NUNCA VISTAS / Mientras formaba parte de un equipo investigador sobre microscopía fluorescente en la Universidad de Turku (Finlandia), Hell se interesó por la emisión estimulada y pensó que podría diseñar una especie de «nanolinterna» que barriera toda la muestra. En 1994 presentó la STED en un artículo científico y, ya en el Instituto Max Planck de Alemania, seis años después desarrolló el primer microscopio con esa técnica. «Demostró que sus ideas funcionaban logrando imágenes de una bacteria E.coli a una resolución nunca antes vista», destaca el acta de la Academia.

La microscopía de molécula individual de Betzig y Moerner se basa en la posibilidad de encender y apagar la fluorescencia de moléculas individuales, rastreando una misma zona varias veces para permitir que solo algunas moléculas intercaladas brillen cada vez. La superposición de estas imágenes produce una super-imagen densa con una resolución nanométrica. «En la actualidad, la nanoscopía se utiliza diariamente en todo el mundo para obtener nuevos conocimientos que aportan grandes beneficios a la humanidad», concluye la Academia sueca.