Hinter den Kulissen: Was verbirgt sich unter? Das Verständnis von Kunst mit Wissenschaft

Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Proteine, Enzyme, Antikörper-wenn wir diese Worte hören dürften wir zaubern Bilder in unseren Köpfen von bunten molekulare Modelle, Krebs, Grippeschutzimpfung oder sogar Hautpflege. Jedoch verbinden wir selten diese Begriffe mit der Kunst. Was muss eine Protein, wie Kollagen beispielsweise mit einer Renaissance-Malerei zu tun? Die Antwort mag Sie überraschen.

Im Metropolitan Museum of Art (MMA) in New York City, in Zusammenarbeit mit der Columbia University und mit finanzieller Unterstützung durch die National Science Foundation Chemie und Materialforschung im kulturellen Erbe Science Program beschäftigen Wissenschaftler ihre Kenntnisse von Molekülen und Spitzenforschung Techniken um die materielle Welt der Kunst zu entdecken – die organischen Verbindungen gemischt mit anorganischen Materialien, aus denen zusammensetzt, was wir sehen, in einem Gemälde , eine Skulptur oder sogar Kostüme.

Kunstwerke sind aus den unterschiedlichsten natürlich vorkommende und synthetischen Materialien, wird nur einer dieser Komponenten Proteine hergestellt. Zu wissen, wie ein kleines Kunstwerk aufgebaut ist ist ein integraler Bestandteil für das Verständnis seiner historischen Bedeutung, Erhaltung oder Authentizität.

Ob ein Gemälde mit Ei-Tempera, im Gegensatz zu Ölfarbe, erfolgte kann führen ein Restaurator Ansatz zum Erhalt einer Arbeit, und eine Curatorvs Interpretation informieren.

Wissenschaft bietet die Möglichkeit des Erwerbs von spezifischen und relevante Informationen über die Materialien für ein Kunstwerk. Wissenschaftler verwenden eine Reihe von instrumentellen Techniken zu identifizieren und untersuchen die Möglichkeiten, diese Materialien Alter und interagieren mit ihrer Umwelt.

Organische Verbindungen wie Öle, Harze, Wachse, Zahnfleisch und tierisches Eiweiß Bindemittel oder Klebstoffe, können mit Fourier-Transform-Infrarot-Spektroskopie (FTIR), und Gaschromatographie/Massenspektrometrie (GC/MS) erkannt werden.

Beide dieser Methoden sind Grundnahrungsmittel Werkzeuge für Wissenschaftler in Museen; Sie sind jedoch nicht ohne ihre Grenzen. FTIR bietet eine schnelle Möglichkeit zur Bestimmung der allgemeinen Klasse des Materials in der Probe vorhanden. Es ist ein hilfreicher Ausgangspunkt, aber es bietet keine Spezifität benötigt, um die Verbindungen weiter zu charakterisieren. Beispielsweise wird das Vorhandensein von Protein, aber keine Informationen über die Art des Proteins eine FTIR-Spektrum einer Probe mit tierischen Leim angegeben werden.

GC/MS, auf der anderen Seite, gibt eine genauere Identifizierung, sondern als eine quantitative Methode, sie erfordert eine rigorose Beispielprozedur Vorbereitung und analytische Kompetenz. Darüber hinaus können Schwierigkeiten bei der Identifizierung entstehen, wenn eine Probe eine Mischung von Proteinen oder störende Pigmente enthält.

Wissenschaftler sind interessiert auf andere Felder, eine Möglichkeit, Proteine (tierische Leime und Klebstoffe) und Polysaccharide (Gummiarabikum, etc.) mit einer Methode zu erkennen, das ist kostengünstig, hat eine einfache Probenvorbereitung führt zu klaren Ergebnissen und ist sehr spezifisch und reproduzierbar zu finden.

Mit immunologischen Technologien, die in erster Linie entwickelt wurden, um biologisches Material zu studieren, ist die MMA die Art des biologischen Substanzen in Kunstwerken identifizieren. Insbesondere nutzt MMA Antikörper-basierte Technologie, um die Materialien zu identifizieren Künstler erhalten von Tieren und Pflanzen.

Immunologische Methoden beruhen auf der Spezifität von einem Antikörper für ein Zielmolekül, genannt Antigen. Bei der Anwendung dieser Art von Technik, Kunst, die Proteine oder Zahnfleisch gefunden in ein Kunstwerk als das Antigen dienen.

Enzym-linked Immunosorbentprobe Assay (ELISA) — eine Technik allgemein verwendet in der biologischen Forschung und beschäftigt derzeit für Kunst-Analyse bei der MMA-Antigen-Antikörper-Spezifität zur Identifizierung nutzt. Der Antigen-Antikörper-Komplex wird erkannt, weil es ein "reporting-System", in diesem Fall eine Enzym-katalysierten Reaktion, die ein farbiges Produkt ergibt beimisst, wird ein positives Ergebnis. Die Intensität der farbigen Antwort kann mit dem bloßen Auge sichtbar sein und wird von einem Spektrophotometer aufgezeichnet.

Zu wissen, welche Proteine oder des Zahnfleisches in einer Probe sind, ist nur die Hälfte der Antwort. Die Lage der Materialien in der Stratigraphie eines Kunstwerks kann bestimmen, gibt es Ei-basierte Farben unter Ölfarbe Schichten, ob eine Eiweiß Beschichtung zwischen Schichten, z. B. angewendet wurde.

Bei der MMA ist ein verschiedenes reporting-System bis zur Lokalisierung der Proteine in Situ mit indirekten ELISA Analyse auf Querschnitten von Farbproben angewandt.

Das reporting-System ist ein Surface enhanced Raman Spektroskopie (SERS) Nanopartikel. Es besteht aus einem Raman-aktiv Farbstoff rund um eine Goldkolloid, gekapselt in einem Kieselsäure-Shell, die funktionalisiert wird, um ein Zielmolekül, in diesem Fall einen Antikörper binden. Der gold-Nanopartikel-Kern dient als Substrat für SERS und erhöht das Raman-Signal von der berichtenden Farbstoff, so es das intensivste Spektrum im Querschnitt gibt.

SERS-Nanotag-Antigen-Antikörper-Komplex ist die eindeutige Lokalisierung der Proteine in einem bestimmten vielschichtigen Querschnitt ermöglicht.

Co-Prinzip sind für diese Forschung Julie Arslanoglu aus dem Metropolitan Museum of Art und John Loike an der Columbia University College of Physicians and Surgeons. Pre- und Post-Doktoranden Stipendiaten sowie Studierende, weiterhin zu dem Projekt beitragen.

Erfahren Sie mehr über die National Science Foundation Chemie und Materialforschung im kulturellen Erbe Science-Programm, klicken Sie hier.

Anmerkung der Redaktion: Diese Forschung wurde unterstützt durch die National Science Foundation (NSF), die Bundesagentur für angeklagt Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik. Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen ausgedrückt in diesem Material sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von der National Science Foundation. Sehen den Blick hinter die Kulissen Archiv.