Šta se krije ispod? Razumevanje umetnosti uz pomoć nauke

Proteini, enzimi, antitela – kada čujemo ove reči mi obično stvaramo slike u svojim glavama o raznobojnim molekularnim modelima, raku, injekcijama protiv gripa ili čak o nezi kože. Međutim, retko ćemo povezati ove termine sa umetnošću. Kakva je veza između proteina, kao što je na primer kolagen, sa renesansnom slikom. Odgovor će Vas možda iznenaditi.

U Metropoliten muzeju umetnosti u Njujorku, u saradnji sa Univerzitetom Kolumbija i sa sredstvima Nacionalne naučne fondacije, u sklopu programa ”Istraživanja hemijskog sastava i materijala kulturnog i naučnog nasleđa”, naučnici su stavili na raspolaganje svoje znanje kako o molekulima, tako i najmodernijim tehnikama istraživanja da bi otkrili materijalni svet umetnosti – organska jedinjenja pomešana sa neorganskim materijalom da bi se napravilo ono što mi vidimo kao sliku, skulpturu, ili čak kostim.

Umetnička dela su napravljena od različitih materijala koji se nalaze u prirodi ili su veštačkog porekla, od kojih su proteini samo jedna od komponenti. Znati kako je napravljeno umetničko delo je sastavni deo razumevanja njegovog istorijskog značaja, načina očuvanja ili autentičnosti. Bilo da je slika naslikana jajčanom temperom, nasuprot uljanoj boji, to može usmeriti konzervatorski pristup da bi se delo očuvalo ili oblikovati interpretaciju kustosa. Nauka nudi sredstva za objašnjenje specifičnih i važnih informacija o materijalima korišćenim pri stvaranju umetničkog dela. Naučnici koriste širok spektar instrumentalnih tehnika da identifikuju i prouče načine na koje ovi materijali stare i reaguju u dodiru sa svojim okruženjem.

Scene iz života svetog Jovana Krstitelja ( Frančesko Granači; oko 1506-1507), jajčana tempera, ulje i zlato na drvetu; 77,6×151,1 cm. Ispod: Presek slojeva boje sa slike Scene iz života svetog Jovana Krstitelja, 20x uvećano, pod svetlošću kontrastne mikroskopije

Organska jedinjenja kao što su ulja, smole, voskovi, gume i proteinska veziva životinjskog porekla ili lepkovi mogu se detektovati uz pomoć Fourier- trasformišućom infracrvenom spektroskopijom (FTIR) i gasnom hromatografijom/masenom spektrometrijom (GC/MS). Obe ove metode su osnovna oruđa za naučnike u muzejima, međutim i ona imaju svoja ograničenja. FTIR obezbeđuje brzo sredstvo za određivanje glavne grupe materijala prisutnih u uzorku. To je zahvalna početna tačka, ali ova metoda ne pruža uvid u specifičnosti da bi se jedinjenja detaljnije odredila. Na primer, FTIR spektar uzorka koji sadrži lepak životinjskog porekla će ukazati na prisustvo proteina, ali neće dati informaciju o kojoj vrsti proteina se radi. GC/MS, sa druge strane, pruža daleko specifičnije informacije, ali kao kvantitativna metoda, zahteva rigoroznu proceduru pripreme uzorka i analitičku ekspertizu.

Pored toga, mogu se pojaviti teškoće u identifikaciji ako uzorak sadrži mešavinu proteina ili vezane pigmente. Naučnici su zainteresovani da zavire i u druga polja istraživanja da bi našli način da detektuju proteine (lepkove životinjskog porekla i veziva) i poli-saharide (gumarabika itd.) sa metodom koja nije skupa, ima jednostavan način pripreme uzorka, daje jasne rezultate, veoma je specifična i može se ponavljati. Koristeći imunološke tehnologije koje su isprva razvijene da bi se proučavao biološki materijal Metropolitenski muzej je identifikovao prirodu bioloških supstanci u umetničkim delima. Izuzetno, Metropoliten muzej koristi tehnologiju koja se zasniva na antitelima da identifikuje biljne i životinjske materijale koje su umetnici koristili.

Imunološki metodi se oslanjaju na specifičnost jednog antitela za jedan ciljni molekul, koji se naziva antigen. Kada se ova tehnika primenjuje u umetnosti, proteini ili gume pronađeni u umetničkom delu služe kao antigeni. ELISA (Enzyme-linked Immunosorbent Assay) – je tehnika koja se obično koristi u biološkim istraživanjima i trenutno je u upotrebi za analizu umetničkih dela u Metropoliten muzeju, za kontrolu antigen-antitelo specifičnosti, za potrebe identifikacije. Antigen-antitelo kompleks je detektovan jer se ono vezuje za ”sistem za odašiljanje”, u uvom slučaju ennzimno katalizovana rekacija koja daje obojeni proizvod kada je u pitanju pozitivan rezultat. Intenzitet ”obojenog odgovora” može biti vidljiv golim okom i beleži ga spektrofotometar.

Kada znamo koji proteini ili gume su prisutni u uzorku, to je već pola odgovora. Lokacija materijala u stratigrafiji umetničkog dela može da odredi da li su prisutne boje koje sadrže jaja ispod sloja sa uljanim bojama, ili da li je sloj belanca bio nanešen između slojeva, na primer. U Metropoliten muzeju je primenjen drugačiji sistem za otkrivanje proteina in situ koristeći ELISA analizu na presecima uzoraka boja sa slika. Sistem za otkrivanje je površinski-pojačana ramanska spektroskopija (SERS) nanočestica. Ona je sastavljena od ramansko-aktivne boje presvučene zlatnim koloidom, kapsuliranom u silikonsku školjku koja ima funkciju da se veže za ciljni molekul, u ovom slučaju antitelo. Zlatno jezgro nanočestice se ponaša kao supstrat za SERS i pojačava ramanski signal i pokazuje boju, tako da daje najintenzivniji spektar u preseku. SERS-antigen-antitelo kompleks dozvoljava nedvosmislenu lokalizaciju proteina u datom višeslojnom preseku.

Saradnici na ovom istraživnju su Julie Arsanoglu iz Metropoliten muzeja i John Loike sa Univerziteta Kolumbija, koledža za doktore medicine i hirurge. Projektu takođe doprinose i svojim radom studenti na post- i pre-doktorskim studijama.

J. S. Livescience

Ako želite da saznate više o ovom projektu, kliknite ovde