Hinter Den Kulissen: Was Liegt Darunter? Kunst Verstehen Mit Wissenschaft

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Forscher entwickeln eine methode zur identifizierung der materialien, die in historischen kunstwerken verwendet werden.

Dieser Artikel hinter den Kulissen wurde WordsSideKick.com in Partnerschaft mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Proteine, Enzyme, Antikörper - wenn wir diese Worte hören, werden wir wahrscheinlich Bilder von bunten molekularen Modellen, Krebs, Grippeimpfungen oder sogar Hautpflege in unseren Köpfen zaubern. Diese Begriffe verbinden wir jedoch selten mit Kunst. Was hat ein Protein wie Collagen mit einem Renaissance-Gemälde zu tun? Die Antwort kann Sie überraschen.

Im Metropolitan Museum of Art (MMA) in New York City, in Zusammenarbeit mit der Columbia University, und mit Mitteln der National Science Foundation (Chemie und Materialforschung im Kulturerbe-Wissenschaftsprogramm) setzen Wissenschaftler ihr Wissen über Moleküle und Spitzentechnologie ein Forschungstechniken zur Entdeckung der materiellen Welt der Kunst - die organischen Verbindungen, gemischt mit anorganischen Materialien, die das bilden, was wir in einem Gemälde, einer Skulptur oder sogar in Kostümen sehen.

Kunstwerke werden aus einer Vielzahl von natürlich vorkommenden und synthetischen Materialien hergestellt, wobei Proteine ​​nur eine dieser Komponenten sind. Zu wissen, wie ein Kunstwerk konstruiert ist, ist für das Verständnis seiner historischen Bedeutung, Bewahrung oder Authentizität von grundlegender Bedeutung.

Ob ein Gemälde im Gegensatz zu Ölfarbe mit Eitempera gemalt wurde, kann die Vorgehensweise eines Konservators bei der Konservierung eines Werks lenken und die Interpretation eines Kurators beeinflussen.

Die Wissenschaft bietet die Möglichkeit, spezifische und relevante Informationen über die in einem Kunstwerk verwendeten Materialien zu erhalten. Wissenschaftler verwenden eine Reihe instrumenteller Techniken, um zu ermitteln und zu untersuchen, wie diese Materialien altern und mit ihrer Umgebung interagieren.

Organische Verbindungen wie Öle, Harze, Wachse, Gummi und tierische Proteinbindemittel oder Klebstoffe können unter Verwendung der Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR) und der Gaschromatographie / Massenspektrometrie (GC / MS) nachgewiesen werden.

Beide Methoden sind Grundnahrungsmittel für Wissenschaftler in Museen. Sie sind jedoch nicht unbeschränkt. FTIR bietet eine schnelle Möglichkeit, die allgemeine Materialklasse in der Probe zu bestimmen. Es ist ein hilfreicher Ausgangspunkt, liefert jedoch nicht die Spezifität, die zur weiteren Charakterisierung der Verbindungen erforderlich ist. Beispielsweise zeigt ein FTIR-Spektrum einer Probe, die tierischen Klebstoff enthält, das Vorhandensein von Protein an, jedoch keine Informationen über die Art des Proteins.

GC / MS hingegen gibt eine spezifischere Identifizierung an, erfordert aber als quantitative Methode ein strenges Probenvorbereitungsverfahren und analytisches Fachwissen. Darüber hinaus können Schwierigkeiten bei der Identifizierung auftreten, wenn eine Probe ein Gemisch aus Proteinen oder störenden Pigmenten enthält.

Die Wissenschaftler interessieren sich für andere Bereiche, um einen Weg zu finden, um Proteine ​​(tierische Klebstoffe und Klebstoffe) und Polysaccharide (Gummi arabicum usw.) mit einer Methode zu finden, die kostengünstig ist, eine einfache Probenvorbereitung aufweist und klare Ergebnisse liefert und ist hochspezifisch und reproduzierbar.

Mit immunologischen Technologien, die in erster Linie zur Untersuchung von biologischem Material entwickelt wurden, identifiziert das MMA die Natur biologischer Substanzen in Kunstwerken. Insbesondere verwendet MMA eine auf Antikörpern basierende Technologie, um die von Tieren und Pflanzen erhaltenen Künstler zu identifizieren.

Immunologische Verfahren beruhen auf der Spezifität eines Antikörpers für ein Zielmolekül, das als Antigen bezeichnet wird. Bei der Anwendung dieser Art von Technik auf die Kunst dienen die in einem Kunstwerk gefundenen Proteine ​​oder Gummis als Antigen.

Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) - eine Technik, die üblicherweise in der biologischen Forschung eingesetzt wird und derzeit für die Kunstanalyse im MMA eingesetzt wird - nutzt die Antigen-Antikörper-Spezifität für Identifizierungszwecke. Der Antigen-Antikörper-Komplex wird nachgewiesen, weil er an ein „Berichtssystem“ gebunden ist, in diesem Fall eine enzymkatalysierte Reaktion, die bei positivem Ergebnis ein farbiges Produkt ergibt. Die Intensität der Farbantwort kann mit bloßem Auge sichtbar sein und wird mit einem Spektrophotometer aufgezeichnet.

Zu wissen, welche Proteine ​​oder Zahnfleisch in einer Probe enthalten sind, ist nur die Hälfte der Antwort. Die Lage der Materialien in der Stratigraphie eines Kunstwerks kann bestimmen, ob unter den Ölfarbschichten Eierschichten vorhanden sind oder ob zwischen den Schichten eine Eiweißbeschichtung aufgebracht wurde.

Bei der MMA wird ein anderes Berichtssystem für die Lokalisierung von Proteinen angewendet vor Ort unter Verwendung der indirekten ELISA-Analyse an Querschnitten von Lackproben.

Das Berichtssystem ist ein oberflächenverstärktes Raman-Spektroskopie-Nanopartikel (SERS). Es besteht aus einem Raman-aktiven Farbstoff, der ein Goldkolloid umgibt, das in einer Silica-Hülle eingeschlossen ist, die funktionalisiert ist, um ein Zielmolekül, in diesem Fall einen Antikörper, zu binden. Der Gold-Nanopartikelkern fungiert als Substrat für SERS und erhöht das Raman-Signal des Farbstoffs, um das intensivste Spektrum im Querschnitt zu erhalten.

Der SERS-Nanotag-Antigen-Antikörper-Komplex ermöglicht die eindeutige Lokalisierung von Proteinen in einem bestimmten mehrschichtigen Querschnitt.

Co-Prinzip-Ermittler für diese Forschung sind Julie Arslanoglu vom Metropolitan Museum of Art und John Loike vom College der Ärzte und Chirurgen der Columbia University. Pre- und Post-Doc-Stipendiaten sowie Studierende tragen weiter zum Projekt bei.

Um mehr über das Programm der National Science Foundation für Chemie und Materialforschung im Kulturerbe zu erfahren, klicken Sie hier.

Anmerkung des Herausgebers: Diese Forschung wurde von der National Science Foundation (NSF) unterstützt, der Bundesbehörde für die Finanzierung von Grundlagenforschung und -bildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik. Alle Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen, die in diesem Material zum Ausdruck kommen, sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten der National Science Foundation wider. Siehe das Archiv hinter den Kulissen.


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