Появляется инновационный метод, разработанный итальянской командой, который произведет революцию в области археологии и радиоуглеродного датирования и защитит наше культурное наследие. Исследователи использовали его с удивительными результатами на археологических костях, делая «невидимое» видимым.
Это важное достижение, является результатом обширной исследовательской работы, координируемой профессором Сахрой Таламо, в которой сотрудничали специалисты в области аналитической химии из Болонского и Генуэзского университетов.
Группа разработала новый метод анализа археологических костей, который впервые позволяет количественно определить и нанести на карту с высоким разрешением присутствие коллагена, невидимого белка, необходимого для радиоуглеродного датирования и, таким образом, получения новой информации о человеке. эволюция.
«Наши результаты обеспечат значительный прогресс в изучении эволюции человека, — говорит Таламо, соавтор исследования и директор лаборатории радиоуглеродного датирования BRAVHO в Болонском университете, — поскольку мы сможем свести к минимуму разрушение ценных костей. материал, который находится под защитой и улучшением европейского культурного наследия и, таким образом, позволяет нам контекстуализировать ценный объект, указав точный календарный возраст».
Многие редчайшие доисторические кости, найденные археологами, чрезвычайно ценны и считаются частью нашего культурного и исторического наследия. Кости могут предоставить много информации о жизни древних людей: что они ели, их репродуктивные привычки, их болезни и миграции, которые они предприняли. Однако кости не могут дать нам всю информацию, которую мы так жаждем. Их способность передавать информацию ограничена тем, сколько в них сохранилось коллагена.
Чтобы совместить необходимость максимально сохранить целостность артефактов с необходимостью проведения радиоуглеродного анализа, исследователи разработали инновационный метод, который благодаря камере в сочетании с ближним инфракрасным излучением позволяет им обнаруживать среднее содержание коллагена в наблюдаемых образцах.
«Мы использовали технологию визуализации для количественного определения присутствия коллагена в образцах костей неразрушающим способом, чтобы выбрать наиболее подходящие образцы (или участки образцов) для проведения анализа радиоуглеродного датирования», — говорит Кристина Малегори, первый автор статьи и научный сотрудник фармацевтического факультета Генуэзского университета.
«Ближняя инфракрасная гиперспектральная визуализация (HSI) использовалась вместе с хемометрической моделью для создания химических изображений распределения коллагена в древних костях. Эта модель количественно определяет коллаген в каждом пикселе и, таким образом, обеспечивает химическое картирование содержания коллагена».
Чрезвычайно сложно, дорого и долго анализировать все кости, присутствующие в одном месте археологических раскопок, на предмет сохранения коллагена; самое главное, это привело бы к уничтожению ценного материала. На самом деле человеческие окаменелости и/или костяные артефакты со временем становятся все более редкими и ценными.
Из-за диагенетического изменения коллагена с течением времени необходим большой начальный вес палеолитических костей (≥ 500 мг костного материала) для извлечения достаточного количества коллагена для ускорительной масс-спектрометрии (AMS) датирования 14C (минимальный выход 1%). Более того, многие из наиболее ценных археологических костей слишком малы (< 200 мг костного материала) и/или слишком красивы для взятия образцов. Поэтому получение предварительной неразрушающей информации о распределении коллагена на образце кости имеет решающее значение.
Именно в этом контексте метод, описанный в этом исследовании, действительно блестящ, потому что он позволяет получить информацию как о местонахождении, так и о содержании коллагена, все еще присутствующего в образце кости.
«Гиперспектральная камера ближнего инфракрасного диапазона (NIR-HSI), используемая в настоящем исследовании, представляет собой систему линейного сканирования (метелки), которая получает химические изображения, в которых для каждого пикселя отображается полный спектр в спектральной области 1000–2500 нм. диапазон (ближний инфракрасный) записывается», — говорит Джорджия Скиутто, соавтор статьи и профессор химии окружающей среды и культурного наследия в Болонском университете.
«Анализ NIR-HSI является полностью неразрушающим. Время, необходимое для анализа одного образца кости, составляет несколько минут, поэтому система может исследовать множество образцов за один день, чтобы найти подходящие для анализа, экономя время и деньги и ненужную трату ценных материалов, что значительно сокращает время, затраты и уничтожение ценных образцов».
Ожидается, что этот метод поможет отобрать образцы для проведения радиоуглеродного анализа во многих местах, где предыдущие попытки были невозможны из-за плохой сохранности.
«Эта новая методика позволяет не только отобрать лучшие образцы, но и выбрать точку отбора проб в выбранных образцах на основе прогнозируемого количества коллагена», — говорит Паоло Оливери, соавтор статьи и профессор кафедры фармации Генуэзского университета.
«Этот метод помогает s резко сократить количество образцов, разрушенных для анализа на 14C, и внутри кости, это помогает избежать выбора областей, которые могут содержать количество коллагена, недостаточное для датирования. Это увеличивает сохранность ценных археологических материалов».
«Потенциал метода, предложенного в настоящем исследовании, заключается в типе и объеме информации, которую предоставляет прогностическая модель, отвечая на два фундаментальных и дополнительных вопроса для характеристики коллагена в костях: сколько и где», — говорит Кристина Малегори, первый автор статьи.
Таким образом, этот экспериментальный подход может предоставить количественную информацию о среднем содержании коллагена во всем образце, представленном для исследования. Исследование можно проводить не только на небольших и локализованных участках (как при одноточечном анализе), но и на всей поверхности образца, что дает больший и гораздо более значительный объем данных.
Кроме того, сочетание системы HSI с регрессией PLS позволило впервые на образцах древних костей определить не только общее содержание коллагена, но и локализовать его с высоким пространственным разрешением (около 30 мкм), получая количественные химические карты.
«Что касается радиоуглерода, мы могли бы взять стратегические образцы костей, представляющих большую патримониальную ценность. Например, знание точного количества коллагена, сконцентрированного в определенной области кости, позволяет нам разрезать только эту часть», — говорит Таламо. «Более того, когда прогноз содержания коллагена показывает, что кость плохо сохранилась, мы можем решить провести предварительную обработку мягким 14C, чтобы свести к минимуму потерю коллагена во время экстракции».
В целом, это инновационное и точное сочетание предварительного скрининга спектроскопии NIR-HSI и радиоуглеродного метода впервые дает подробную информацию о присутствии коллагена в археологических костях, снижает затраты на лабораторию за счет датирования только материалов, подходящих для 14C, и увеличивает количество археологические кости, которые могут быть сохранены и, следовательно, доступны для будущих исследований.
No comments:
Post a Comment