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DESCRIZIONE PROGETTO
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Stato dell’arte |
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Negli ultimi anni
lo sviluppo dei metodi di indagine ha consentito di compiere
un balzo in avanti nel livello di conoscenze acquisibili
mediante analisi non invasive ed invasive su oggetti
pertinenti i Beni Culturali. Allo stesso tempo, la cultura
umanistica si è arricchita con la trascrizione e la
comprensione di antichi testi a contenuto tecnico (Naturalis
Historia di Plinio, i papiri Holmiensis e Leydensis, il Mappae
Clavicula, Le Compositiones ad Tingenda Musiva, il De Clarea,
Il De Coloribus et Artibus Romanorum di Heraclius, il De
Diversis Artibus di Teofilo, il Libro dell'Arte del Cennini,
le compilazioni del Piccolpasso per la ceramica,del Neri per i
vetri, dell'Alessio Piemontese per tinture, pitture,
medicinali, cosmetici, etc). Unguenti, profumi, cosmetici e
medicamenti hanno da sempre avuto un ruolo importante sia per
le proprietà terapeutiche o cosmetiche, sia per il loro
significato rituale, sociale o estetico, ed i riferimenti
bibliografici comprovano l'assenza di una netta separazione
tra materiali usati per medicamenti, cosmetici e pigmenti in
pittura.
Sulla base dei documenti antichi e della moderna cosmetologia,
si può presumere che fin dall’antico Egitto ed in epoca romana
gli estratti di piante e sostanze ottenute da animali fossero
ingredienti fondamentali nelle ricette di creme, balsami e
medicinali. Nonostante siano numerosi i reperti archeologici
rinvenuti che potenzialmente contenevano tali materiali, come
unguentari e balsamari, pochissime informazioni sono state
fino ad ora raccolte sulla composizione e l’origine di questi
preparati.
L’archeologia vesuviana ha fatto emergere fondamentali
questioni di natura interdisciplinare riguardante il contenuto
dei recipienti in vetro nei contesti di scavo di Pompei ed
Ercolano: in Campania già dal II secolo a.C. sono attestate
colture specializzate in fiori e piante aromatiche per la
produzione di essenze cosmetiche, balsamiche e medicamentose.
L’intersezione tra ricerca scientifica e umanistica permetterà
di ottenere riscontri delle ricette proposte e dei materiali
citati: una ricerca mirata sui materiali conservati nei
numerosi Musei ed Istituzioni Culturali del nostro paese può
portare luce sulle conoscenze tecnologiche acquisite nelle
arti cosmetica, pittorica, tintoria e medica in un periodo che
va dall’antico Egitto, all’Età Classica, fino all'inizio del
Rinascimento. Anche se lo studio di minerali e pigmenti nella
preparazione di cosmetici antichi è stato oggetto di diverse
ricerche, molto poco è noto sui materiali organici utilizzati
nella preparazione di prodotti farmaceutici e cosmetici. I
lavori svolti mettono in evidenza la presenza di resine
naturali , di estratti di piante, di oli e grassi animale e
vegetali, ma in alcuni casi i risultati analitici non sono
stati supportati da riscontri dell’efficacia delle procedure
analitiche su adeguati materiali di riferimento.
L’identificazione dei materiali organici naturali antichi è
particolarmente problematica poiché le sostanze originali sono
complesse miscele di numerose specie organiche. La loro
composizione chimica veniva inoltre alterata dall’azione
dell’uomo prima e/o durante l’uso, che prevedeva la
miscelazione con altre sostanze, il riscaldamento e altri
trattamenti, inclusi processi di tipo distillazione o pirolisi
come quelli utilizzati per produrre peci e catrami da resine o
legno, il cui uso è comprovato già a partire dal neolitico. A
queste trasformazioni si aggiungono quelle che avvengono
durante l’invecchiamento e che sono profondamente influenzate
dalle condizioni ambientali in cui l’oggetto viene a trovarsi
nel corso dei secoli. |
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Obiettivi |
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La
ricerca proposta sarà diretta allo sviluppo e implementazione
di tecniche analitiche per la caratteriz-zazione di materiali
organici rinvenuti in associazione a oggetti antichi (fino al
XV secolo circa), alla loro validazione tramite materiali di
riferimento e all’applicazione di tali procedure a residui
organici associati a reperti di diversa epoca e provenienza
quali contenitori ceramici e/o in vetro, utensili, e manufatti
pittorici. Lo scopo è quello di indagare e studiare le
preparazioni utilizzate come farmaci, come cosmetici, come
materiali per pittura e tintura nell’antichità. Particolare
attenzione verrà posta verso quei materiali che sottoposti a
differenti processi tecnologici hanno portato a prodotti con
diversa funzione d’uso: ad esempio, la porpora poteva
diventare un pigmento per la pittura, il colorante di stoffe
preziose, l’ingrediente di cosmetici.
La caratterizzazione dei materiali fornirà informazioni
necessarie per:
• la conoscenza e la catalogazione dei reperti, per il
loro restauro e conservazione, e per acquisire informazioni
utili a ricostruire tecniche artistiche e artigianali delle
società del passato che le hanno prodotte;
• per l’acquisizione di importanti parametri atti alla
individuazione della provenienza dei materiali e alla
ricostruzione delle possibili relazioni di scambio tra
popolazioni e rotte commerciali;
• contribuire all’organizzazione di allestimenti
museali in grado di esporre e rappresentare non solo l’oggetto
in sé ma anche l’uso a cui era preposto, la tecnica esecutiva,
la descrizione dei materiali costitutivi, con la possibilità
di mettere in luce i cambiamenti avvenuti nel corso del tempo.
Infatti, in linea con le recenti tendenze della museologia (i
musei si stanno sempre più trasformando da “contenitori” di
oggetti e manufatti con valore storico/artistico a
“presentatori” del contesto sociale e culturale in cui gli
oggetti venivano costruiti o utilizzati), le conoscenze
derivate dallo studio chimico dei manufatti permetteranno di
approfondire la storia del reperto e di “animarlo” inserendolo
in un contesto tecnologico/artigianale di preparazione
dell’oggetto e dei materiali che lo costituiscono.
Le diverse unità operative partecipanti contribuiranno con
metodologie analitiche diverse che verranno verificate tramite
l’analisi di campioni replicati da parte delle varie unità e
l’impiego di materiali di riferimento. I reperti
archeologici/storico/artistici verranno forniti dalle
Soprintendenze Archeologiche, tra cui di particolare interesse
sono i materiali provenienti dai siti storici di Ercolano e
Pompei, una zona che in epoca romana era specializzata nella
produzione di essenze cosmetiche, balsamiche e medicamentose,
dal Museo Egizio di Torino, dal Museo Nazionale di Napoli, dal
Museo Aboca di San Sepolcro, dal Museo di S. Agostino di
Genova, dal Museo di Palazzo Poggi di Bologna. |
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Sala “Antica Spezieria” del
Museo Aboca di San Sepolcro.
I vasi provengono dalla Spagna e risalgono al XVIII secolo.
www.abocamuseum.it |
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Descrizione del progetto |
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Il
progetto prevede la messa a punto, la validazione e
l’applicazione di tecniche analitiche integrate per la
caratterizzazione di materiali organici utilizzati
nell’antichità come cosmetici, medicinali o materiali per
l’arte, la tintura o la pittura.
Queste diverse tipologie di materiali e di reperti sono state
prese in considerazione nel loro insieme dal progetto in
quanto, in base alla letteratura e ai documenti storici
disponibili, sono numerosissime le sostanze organiche naturali
che venivano utilizzate in maniera trasversale per numerose
preparazioni tra cui quelle sotto indagine. |
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Articolazione dell’attività
di ricerca |
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La
prima fase del progetto (FASE 1) prevede che vengano portate
avanti in parallelo la raccolta dei materiali antichi oggetto
di indagine nel corso del biennio, lo studio di documenti
storici che possono supportarne la caratterizzazione, e la
preparazione di adeguati materiali di riferimento.
La selezione e la raccolta dei materiali organici antichi,
storici, artistici e archeologici sarà principalmente a carico
delle unità operative di Pisa, Modena e Torino in
collaborazione con Soprintendenze, Musei ed Enti preposti alla
conservazione,. A tale fine, sono già state avviate alcune
collaborazioni, mentre altre saranno avviate in futuro, con i
seguenti enti:
• il Museo Nazionale di Napoli, la Soprintendenza di Napoli e
Caserta e la Soprintendenza ai Beni Archeologici di Pompei,
con cui si prevede di indagare su pigmenti parietali e
cosmetici dell'area di Pompei, Oplontis ed Ercolano. Allo
stato attuale, le unità di Modena e Pisa dispongono di alcuni
campioni di natura organica provenienti da questi siti ed in
futuro sarà possibile ottenere campioni di pillole, unguenti,
profumi;
• la Soprintendenza Archeologica della Emilia Romagna, con cui
è in corso una collaborazione su materiali di epoca romana tra
cui residui organici di tipo alimentare, cosmetico e
farmacologico;
• il Museo Archeologico di Firenze e la Soprintendenza ai Beni
Archeologici della Toscana con i quali da tempo è stata
avviata una collaborazione relativa all’investigazione dei
materiali organici rinvenuti in diversi siti archeologici tra
cui il sito di San Rossore a Pisa;
• il Museo Egizio di Torino, in cui sono conservate preziose
testimonianze dell’avanzamento delle scienza medicinale e
cosmetica nell’Antico Egitto; • l'industria Aboca di
Sansepolcro (AR) per lo studio e la riproposta di alcuni
formulati cosmetici e/o medicinali. Grazie all’unità di Modena
sono già disponibili campioni specifici relativi a collezioni
di albarelli contenenti medicinali quali ad esempio l'unguentum
colophoniae, oximel zucharinum, unguentum populeon, ecc ;
• il Museo di Palazzo Poggi di Bologna, dove l’unità operativa
di Modena ha già potuto campionare frammenti tratti da
contenitori della collezione Aldrovandi;
• il Laboratorio scientifico del Metropolitan Museum of Art di
New York che potrà mettere a disposizione lacche e coloranti
organici antichi. In questa ottica sarà di particolare
interesse individuare alcuni reperti tessili antichi
presentanti segni evidenti di tinture, e di opere pittoriche
con presenza di coloranti di provenienza animale o vegetale o
di loro lacche (ad es. il verde vescica e il giallo santo, il
margarodes polonica, e il giallo dell'oricello).
La ricerca bibliografica e lo studio di documenti storici e di
letteratura per individuare i possibili materiali organici
presenti nei reperti in esame sarà principalmente a carico
delle unità operative di Modena e Pisa. A supporto di questa
parte del progetto è la vasta conoscenza da parte dell' Unità
di Modena dei siti archeologici e museali in cui sono
custoditi i reperti, in particolare di epoca romana di area
italica, e i precedenti studi riguardanti l'analisi dei
coloranti utilizzati in antico nel campo pittorico, cosmetico
e tintoriale. La ricerca sarà orientata sui testi antichi da
Plinio, Ovidio e Dioscuride ed altri autori classici e
post-classici per acquisire le informazioni pertinenti la
cosmesi, la medicina e le tecniche di preparazione di
formulati per estrazione da animali e vegetali di specifici
prodotti. Sulla base di questi studi e sull’analisi
preliminare di alcuni reperti organici selezionati verranno
preparati sia materiali di riferimento (UNIMO) sia specifici
prodotti opportunamente sintetizzati (UNIMIB).
La caratterizzazione di residui organici non potrà prescindere
dallo studio dei processi degradativi (ossidazione,
reticolazione, defunzionalizzazione, deidrogenazione) che
coinvolgono i materiali ed un aspetto importante del lavoro
sarà rappresentato da prove di invecchiamento artificiale sui
materiali puri e sui materiali di riferimento, che simuleranno
gli effetti del riscaldamento, delle procedure di
preparazione, dell’ossidazione e dell’invecchiamento sui
materiali. L’utilizzo di trattamenti di invecchiamento
artificiale (UNIMIB, UNIPI) sarà, quindi, un altro aspetto
fondamentale della ricerca svolta nel primo periodo del
biennio. Le metodologie di invecchiamento utilizzate si
baseranno su trattamenti termici e termoigrometrici,
esposizione a radiazione luminosa, esposizione ad agenti
ossidanti (O3 e NO2/NO3 in combinazione con ossigeno), degrado
microbiologico tramite enzimi, ossidazione chimica (es.
ossidazione mediante sistemi catalitici metallo-centrati quali
metallo-porfirine e basi di Schiff per ossidare selettivamente
le posizioni benziliche dei fenoli e polifenoli e coloranti
indigoidi; ossidazione mediante trimetiltriossirenio e
diossirani per ossidare selettivamente terpeni; reazioni
fotochimiche controllate che consentono di simulare le
reazioni di aromatizzazioni di cicloeseni).
La FASE 2 prevede di distribuire sia i prodotti sintetizzati
da utilizzare come standard che i materiali di riferimento
“freschi” e invecchiati alle varie unità in modo tale che
ciascuna di essa possa mettere a punto le tecniche analitiche,
possa validare le procedure e verificare la presenza di marker
molecolari. Questo ultimo punto permetterà di evidenziare e
studiare i processi di invecchiamento e trasformazione dei
materiali.
Le metodologie analitiche adottate nel progetto comprendono
tecniche non invasive ed invasive sia di tipo spettroscopico
che di tipo cromatografico con rivelazione in spettrometria di
massa. In particolare, come riassunto, verrà valutato sui
campioni di riferimento il tipo di informazione fornito da: la
spettroscopia di riflettanza diffusa per immagini (Multispectral
Imaging, MultisIM), la spettroscopia di fluorescenza per
immagini risolta nel tempo (Fluorescence lifetime Imaging,
FLIM), la spettroscopia di fluorescenza per immagini risolta
in spettro (Multispectral Fluorescence Imaging – MultisFIM),
la spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier (FTIR) in
trasmissione ed in riflessione totale attenuata (ATR), anche
in accoppiamento con la microscopia, la spettroscopia di riflettanza a fibre ottiche (Fiber Optic Reflectance
Spectroscopy, FORS), la microscopia elettronica a scansione
accoppiata a sonda ai raggi X (ESEM-EDX), la spettroscopia
Raman, la risonanza magnetica nucleare allo stato liquido e
solido (1H, 13C, 31P NMR), la spettroscopia di risonanza
elettronica (EPR), la gas cromatografia–spettrometria di
massa (GC-MS), la pirolisi analitica accoppiata alla GC-MS (py-GC-MS)
con diversi tipi di derivatizzanti in situ, la
pirolisi-spettrometria di massa (direct exposure mass
spectrometry, DE-MS, e direct temperature mass spectrometry, DTMS), la cromatografia liquida accoppiata alla
spettrometria di massa (HPLC-MS). L’integrazione in maniera
sinergica delle tecniche per immagini di fluorescenza e
riflettanza con quelle che prevedono un microprelievo o
l’analisi di aree puntiformi dei campioni rende possibile
estendere efficacemente all’intera superficie del manufatto i
risultati ottenuti con il prelievo di pochi ma rappresentativi
campioni. |
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Tecniche analitiche adottate |
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La
valutazione dei dati ottenuti dalle varie unità (FASE 3) verrà
effettuata in maniera integrata mediante una serie di
riunioni, in cui verranno discussi dapprima i risultati
derivanti da tecniche analitiche analoghe, in modo da
ottimizzarne i parametri, e quindi da tecniche analitiche
complementari. I risultati saranno utilizzati per la
costruzione di data base di spettri infrarossi, Raman, spettri
di massa, profili quantitativi e qualitativi, che saranno
particolarmente utili nell’interpretazione dei dati ottenuti
nell’analisi dei campioni antichi (FASE 4). Nella fase di
raccolta, interpretazione e sintesi dei risultati, allo scopo
di valutare e rappresentare i dati ottenuti, saranno di
ausilio tecniche chemometriche di analisi statistica
multivariata quali pattern analysis, (analisi dei cluster,
analisi delle componenti principali) e tecniche
modellizzazione per la classificazione (SIMCA, LDA) Queste
tecniche chemometriche saranno applicate per confrontare in
maniera quantitativa campioni per cui sia stata effettuata la
misura di più variabili chimiche, o per assegnare identità e/o
epoca ad un campione incognito, o integrare le informazioni
provenienti da un medesimo campione studiato con più
strumenti. costruire, in base a dati raccolti per materiali di
riferimento, dei modelli da utilizzare per la identificazione
di campioni incogniti. |
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L’insieme dei dati ottenuti permetterà di definire
l’importanza diagnostica di ciascuna tecnica presa in
considerazione e di definire un protocollo unico di
analisi da applicare alle varie tipologie di materiali
presi in considerazione. Tale protocollo potrà essere
applicato in funzione della complessità dell’ informazione
che si vuole ottenere e del problema da affrontare. Ad
esempio, se il problema è quello di monitorare la sola
variazione di colore di un tessuto in funzione dei
parametri ambientali di un museo, sarà sufficiente
applicare tecniche non invasive basate su spettroscopia
come imaging multispettrale o colorimetria, mentre se si
vuole conoscere la composizione chimica ed il processo di
degrado associato sarà necessario applicare una serie più
complessa di tecniche individuate con il protocollo.
L’analisi di campioni di materiali antichi provenienti da
oggetti storici, artistici ed archeologici (FASE 4) verrà
essenzialmente condotta nel secondo anno del progetto. In
questa fase, in base ai risultati ottenuti, potrà essere
ampliata la gamma di materiali di riferimento e dei
relativi marker molecolari da sintetizzare ed utilizzare
come standard.
L’interpretazione de risultati ottenuti (FASE 5) sarà
svolta in stretta collaborazione tra le varie unità
operative, ed anche in collaborazione con gli esperti dei
musei e degli enti che hanno fornito i campioni, in modo
che dalla valutazione interdisciplinare dei risultati
della ricerca si ottengano informazioni utili per lo
studio, la conoscenza , la conservazione e la
musealizzazione dei reperti. A questo scopo si prevede di
creare una banca dati contenente per ogni campione
analizzato (sia di riferimento che antico) una scheda che
riassuma tutte le caratteristiche chimico-fisiche e i dati
archeologico/artistico/storico, utili a ricostruire la
storia dell’oggetto (uso, funzione, riutilizzo) e del suo
contenuto. |
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Contenitore di vetro etichettato come “Oleum hiperici”,
nella Farmacia della Real Cartuja de Valldemossa (Palma di
Maiorca)
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