Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde

Op 4 oktober is de Nobelprijs voor de Scheikunde toegekend aan drie van de grondleggers van de cryo-elektronenmicroscopie (cryo-EM): Jacques Dubochet, Richard Henderson en Joachim Frank. In dit artikel leggen we uit wat deze techniek inhoudt, gaan we kort in op de individuele bijdrage van deze onderzoekers aan de ontwikkeling ervan en zullen we ook de rol van de industrie en het maatschappelijk nut toelichten.

Auteurs: Raymond Wagner en Wim Voorhout

Transmissie-elektronenmicroscopie
Hoewel elektronenmicroscopie inmiddels meer dan tachtig jaar bestaat, is het pas de laatste decennia mogelijk geworden om met deze techniek informatie met hoge resolutie te verkrijgen van biologisch materiaal. Om uit te leggen wat de grootste problemen waren die opgelost moesten worden, is het belangrijk om eerst nog even naar een conventionele transmissie-elektronenmicroscoop (TEM) te kijken.

In een TEM wordt het preparaat doorgelicht met elektronen, net zoals een dia wordt afgebeeld met licht door middel van een diaprojector. Boven in de microscoop bevindt zich de bron waar elektronen uit een scherpe, verhitte tip getrokken worden met behulp van een sterk elektrisch veld. De elektronen worden versneld tot een energie van typisch enkele honderden keV en vervolgens met behulp van enkele magnetische condensorlenzen tot een vrijwel parallelle bundel gevormd die het preparaat belicht. Dit preparaat is over het algemeen een film met een dikte van maximaal enkele honderden nanometer die zeer nauwkeurig bewogen en gepositioneerd kan worden met behulp van een preparaathouder. Onder het preparaat bevinden zich enkele magnetische projectorlenzen waarmee een afbeelding gemaakt wordt op de camera. De sterkte van deze lenzen kan zo ingesteld worden dat de totale vergroting van het preparaat naar de camera kan variëren van circa honderd keer tot wel een miljoen keer. Dat maakt het mogelijk om afbeeldingen te maken met atomaire resolutie.

Lees het volledige artikel in het decembernummer van het NTvN.