Kropki kwantowe, mRNA i attosekundy: jakie odkrycia kryją się za naukowymi Nagrodami Nobla w 2023 roku?

Odkrycia naukowe stojące za Nagrodą Nobla w dziedzinie medycyny, fizyki i chemii w 2023 r. wpływają na to, jak żyjemy.

Od monumentalnego odkrycia technologii informacyjnego RNA (mRNA), która umożliwiła wynalezienie szczepionek przeciwko Covid-19, po opracowanie nanocząstek zwanych kropkami kwantowymi, które barwią nasze telewizory, tegoroczni laureaci Nagrody Nobla wywarli już wpływ na historię ludzkości.

Ich odkrycia wpłynęły na nasze codzienne życie. Na przykład ludzie na całym świecie otrzymali szczepionki firm Pfizer i Moderna.

Oto przełomowe prace badaczy, którzy w tym roku zdobyli nagrody naukowe przyznane przez Komitet Noblowski.

Nagroda Nobla w dziedzinie medycyny: Monumentalne odkrycie stojące za szczepionkami mRNA

Tegoroczną Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny przyznano wspólnie Katalin Karikó i Drew Weissmanowi z Uniwersytetu Pensylwanii.

Węgierska naukowiec Karikó wyemigrowała do Stanów Zjednoczonych z rodzinnych Węgier w 1985 roku i była przekonana o możliwym terapeutycznym zastosowaniu mRNA. Wytrwała w tych badaniach pomimo wielu niepowodzeń.

mRNA to materiał genetyczny dostarczający instrukcji pozwalających na kierowanie komórką w celu wytworzenia białka. W latach 80. XX wieku naukowcy odkryli sposób wytwarzania syntetycznego mRNA, ale spowodowało to reakcję zapalną, ograniczając zainteresowanie wykorzystaniem go w celach terapeutycznych.

Weissman i Karikó połączyli siły i wymyślili, jak zmienić mRNA wytwarzany poza hodowlą komórkową, aby zapobiec reakcjom zapalnym i umożliwić jego wykorzystanie w szczepionkach i lekach.

Opublikowali odkrycie w 2005 roku, a później odkryli również, że ten zmodyfikowany mRNA zwiększa produkcję białka.

„Dzięki odkryciu, że modyfikacje zasad zarówno zmniejszają reakcję zapalną, jak i zwiększają produkcję białka, Karikó i Weissman wyeliminowali krytyczne przeszkody na drodze do klinicznych zastosowań mRNA” – oznajmiło Zgromadzenie Noblowskie w Karolinska Institutet w notatce prasowej.

Szczepionki na Covid-19 stworzone przez firmy Pfizer-BioNTech i Moderna wykorzystują tę technologię.

Szczepionki zostały stworzone szybko i działają, nakazując organizmowi wytworzenie białka kolczastego znajdującego się w komórce wirusa, tak aby rozpoznało je w przypadku późniejszego zakażenia wirusem.

„Myślę, że oddycham nauką i to jest moja ulubiona rzecz” – powiedział Karikó w zeszłym roku Europejskiemu Urzędowi Patentowemu.

Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki: Krótkie impulsy światła do badania ruchu elektronów

Trzej laureaci tegorocznej Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki zostali nagrodzeni za „badanie świata elektronów wewnątrz atomów i cząsteczek” – podała Królewska Szwedzka Akademia Nauk.

Nagrodę otrzymali wspólnie Pierre Agostini z Ohio State University w USA, Ferenc Krausz z Instytutu Optyki Kwantowej Maxa Plancka w Niemczech i Anne L’Huillier z Uniwersytetu w Lund w Szwecji.

Odkryli sposoby badania dynamiki elektronów przy użyciu niezwykle krótkich impulsów światła, w tym metody pomiaru czasu trwania tych impulsów.

Impulsy są tak niewiarygodnie krótkie, że mierzy się je w tak zwanych attosekundach – czyli jednej miliardowej jednej miliardowej sekundy.

„Możemy teraz otworzyć drzwi do świata elektronów. Fizyka attosekundowa daje nam możliwość zrozumienia mechanizmów, którymi rządzą elektrony. Następnym krokiem będzie ich wykorzystanie” – mówi w oświadczeniu Eva Olsson, przewodnicząca Komitetu Nobla w dziedzinie fizyki.

Można to wykorzystać do zlokalizowania elektronów w cząsteczce i ustalenia, co robią. Można go również zastosować do produkcji szybkiej elektroniki i, miejmy nadzieję, w przyszłości pomóc w diagnozowaniu niektórych chorób – twierdzą eksperci.

L’Huillier dodał na konferencji prasowej, że prace mogą być również przydatne dla przemysłu półprzewodników jako narzędzie do obrazowania.

Dodała, że ​​otrzymanie nagrody wiele znaczy i jest czymś wyjątkowym, ponieważ „niewiele kobiet otrzymuje tę nagrodę”.

Jest piątą kobietą uhonorowaną Nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki.

Nagroda Nobla w dziedzinie chemii: Odkrycie kropek kwantowych

Tegoroczna nagroda chemiczna została przyznana za odkrycie i rozwój kropek kwantowych.

Trzej naukowcy z USA podzielili się nagrodą: Moungi Bawendi z Massachusetts Institute of Technology (MIT), Louis Brus z Columbia University i Alexei Ekimov z nowojorskiej firmy Nanocrystals Technology.

Kropki kwantowe to nanocząstki, które „rozpraszają teraz światło z telewizorów i lamp LED, a także mogą między innymi kierować chirurgami podczas usuwania tkanki nowotworowej” – stwierdziła Królewska Szwedzka Akademia Nauk w oświadczeniu.

Światło emitowane przez kropki kwantowe zmienia kolor w zależności od ich rozmiaru.

Na przykład światło emitowane przez elektron w małej przestrzeni jest bardziej niebieskie, podczas gdy światło elektronu w większej przestrzeni jest bardziej czerwone, wyjaśnił na konferencji prasowej Heiner Linke, profesor nanofizyki na Uniwersytecie w Lund w Szwecji.

„W tej klasie materiałów udało się znaleźć sposób na zmianę właściwości materiału nie poprzez zmianę materiału, ale po prostu poprzez jego rozmiar i jest to fundamentalne odkrycie w nanotechnologii – możliwość zrobienia tego w kontrolowany sposób przy użyciu mechaniki kwantowej skutki” – stwierdził Linke.

Ekimov wykazał w latach 80., że kolor szkła jest powiązany z wielkością cząstek. Brus dokonał drugiego odkrycia z cząstkami unoszącymi się w cieczy.

Następnie w 1993 roku Bawendi wynalazł metodę wytwarzania tych cząstek o określonej wielkości w kontrolowany sposób.

Istnieje wiele zastosowań tych odkryć, począwszy od ekranów QLED po kolory na ekranach telewizorów. Akademia dodała, że ​​biochemicy i lekarze używają ich do mapowania tkanki biologicznej.