Logo Universiteit Utrecht

Utrechtse muurformules

Muurschilderingen

Dr. Bleeker produceert de fasecontrast-microscoop

Wat zien we hier?

Om onderzoek te kunnen doen, zijn goede instrumenten zoals microscopen nodig. Die worden vaak ontwikkeld door wetenschappers en instrumentmakers van de universiteit. Dr. Bleeker ontwikkelde samen met de Groningse hoogleraar en Nobelprijswinnaar Frits Zernike de fasecontrastmicroscoop. Ze kregen een octrooi op deze vinding in 1947.

De fasecontrastmicroscoop maakt het mogelijk om de inwendige structuur van levende cellen te kunnen zien. Zo kan bijvoorbeeld van levende bacteriën het proces van celdeling gevolgd worden. Voordat de fasecontrastmicroscoop was uitgevonden, kon men cellen alleen goed bekijken door kleurstoffen te gebruiken. Een groot nadeel van deze kleurstoffen is dat de cellen er dood aan gaan. De techniek van het fasecontrast is dan ook van groot belang voor de biologie en geneeskunde en wordt vandaag de dag op grote schaal gebruikt in ziekenhuizen, bij bedrijven en op de universiteit.

Het verhaal van de ontdekking en ontwikkeling van de fasecontrastmicroscoop is een prachtig voorbeeld van hoe onderzoek in een bepaald vakgebied – in dit geval theoretische natuurkunde – een belangrijke bijdrage kan hebben in compleet andere onderzoeksvelden, in dit geval biologie en geneeskunde.

Dr. Bleeker heeft een bedrijf opgericht, NEDOPTIFA, waarmee ze vele fasecontrastmicroscopen heeft geproduceerd.

Er zijn verschillende soorten microscopen. De meest voorkomende microscoop noemen we ook wel een lichtmicroscoop. Die maakt gebruik van een lamp en één of meerdere lenzen die voor de vergroting zorgen. Niet alle monsters kunnen met zo’n microscoop bekeken worden. Als het monster te dik is, komt er geen licht door en kun je niks zien. Als het monster heel dun is, bijvoorbeeld één cel dik, zie je bijna geen verschil tussen het monster en de achtergrond.

Prof. Frits Zernike bedacht een manier om voor hele dunne monsters zoals enkele cellen, het contrast te vergroten. Zijn idee is gebaseerd op het feit dat licht zich gedraagt als een golf. Hoe meer licht, hoe hoger de golf. Als het licht door een heel dun monster zoals een cel heen gaat, neemt de intensiteit slechts een heel klein beetje af: er is bijna geen verschil met het licht dat niet door de cel heen is gegaan. In de microscoop zie dan ook bijna geen verschil tussen de cel en de achtergrond. Zo kun je in het rechterplaatje in de figuur hieronder, genomen met een traditionele microscoop, de cellen bijna niet zien.

Plaatje van cellen van een ui, genomen met een fasecontrastmicroscoop (links) en een traditionele microscoop (rechts). Wikipedia, Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International license.

Het licht dat door een monster heen gaat, vertraagt ook een klein beetje ten opzichte van licht dat er niet doorheen is gegaan. In de natuurkunde wordt deze vertraging een faseverschuiving genoemd. De twee lichtgolven kunnen we aanduiden met ‘S’ (de oorspronkelijke lichtgolf) en ‘D’ (de door het monster verschoven lichtgolf).  Door deze golven met elkaar te mixen, ontstaat een nieuwe golf, aangeduid met ‘P’. Net zoals watergolven elkaar kunnen versterken en uitdoven, kunnen lichtgolven dit ook. Deze versterking en uitdoving van de golven zorgt dus voor hogere en lagere golven en dus voor een sterker contrast in de uiteindelijke afbeelding.

Om de lichtgolven ‘S’ en ‘D’ te kunnen scheiden en weer te mixen naar ‘P’, bevat de fasecontrastmicroscoop een aantal extra elementen ten opzichte van de traditionele microscoop. Dit zijn de zogenoemde ‘anulus’ en ‘faseplaat’. De onderstaande figuur laat zien hoe de golven zich voortbewegen in een fasecontrastmicroscoop.

Stralengang in een fasecontrastmicroscoop. De ‘S’, ‘D’ en ‘P’ golven zijn weergegeven in rood, blauw en groen.

Caroline Bleeker (1897 – 1985) promoveerde in 1928 cum laude als natuurkundige aan de Universiteit Utrecht. Haar promotor was Prof. Leonard Ornstein. Nog geen twee jaar later was ze de oprichter van een adviesbureau op aan de Korte Nieuwstraat 13 in Utrecht, op steenworp afstand van de Strosteeg. Het Physisch Adviesbureau gaf voorlichting over wetenschappelijke instrumenten. In hetzelfde jaar opende Dr. Bleeker, ook in Utrecht, een instrumentenfabriek. Haar succesvolle bedrijf produceerde wetenschappelijke instrumenten, vooral voor laboratoria. Later kreeg het bedrijf ook een afdeling voor optische apparatuur. Caroline Bleeker hield tijdens de Tweede Wereldoorlog Joodse onderduikers verborgen in haar fabriek. Hiervoor ontving zij een koninklijke onderscheiding.

Dr. Bleeker zette zich ook in voor de emancipatie van vrouwen. Ze was actief als vrouwelijke wetenschapper in een tijd waarin dat nog maar weinig gebeurde. De oprichting van haar eigen bedrijf maakte van haar een onafhankelijk ondernemer. Ze nam mannelijke én vrouwelijke werknemers in dienst voor haar fabriek. In het bedrijfsblad van NEDOPTIFA had zij een rubriek speciaal voor vrouwen.

Na de tweede wereldoorlog opende Dr. Caroline Bleeker een instrumentenfabriek aan de Thorbeckelaan in Zeist, samen met haar levenspartner Gerard Willemse. De naam van de fabriek was NEDOPTIFA: Nederlandsche Optiek- en Instrumentenfabriek. NEDOPTIFA stond in binnen- en buitenland bekend om de hoge kwaliteit van de instrumenten. Het was het eerste bedrijf ter wereld dat complete fasecontrastmicroscopen produceerde. De productie van deze microscopen maakte van NEDOPTIFA een succesvol bedrijf. Professor Frits Zernike ontwikkelde de fasecontrastmicroscoop, waarvoor hij in 1953 een Nobelprijs ontving. NEDOPTIFA bracht het instrument op de markt. In 1947 kregen Caroline Bleeker en Frits Zernike samen het octrooi op de fasecontrastmicroscoop.

Waar is de muurschildering te vinden?