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Der Einsatz immunologischer Methoden zum Nachweis von Proteinen und Gummen an Kunst und Kulturgut

Schultz, Julia A.

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PDF, German
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Abstract

Die Identifizierung von Bindemitteln an Kunst und Kulturgut kann zum Verständnis von Materialien und Techniken beitragen, die Grundlage für Restaurierungskonzepte sein oder bei der Überprüfung der Echtheit eines Objektes helfen. Derzeit gängige Verfahren zur Analyse von proteinhaltigen Bindemitteln wie Anfärbemethoden, spektroskopische und chromatographische Methoden sind häufig durch geringe Probengrößen, komplexe Materialmischungen und –degradation erschwert und sind darüber hinaus mit einem hohen Investitions- und Zeitaufwand verbunden. Demgegenüber zeichnen sich immunologische Methoden aus dem Bereich der medizinischen und biologischen Forschung vor allem durch eine relativ einfache Handhabung, minimale Probenaufbereitung und hohe Empfindlichkeit aus. Sie beruhen auf der spezifischen Reaktion von Antigenen und Antikörpern und können auch in komplexen Mischungen zwischen einzelnen Proteinen und Gummen unterscheiden. Mit geeigneten Antikörpern sind zudem artspezifische Aussagen möglich. Besonders hervorgetan haben sich dabei der Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA) und die Immunfluoreszenzmikroskopie (IFM). Während ELISA die Proteine und Gummen innerhalb der ganzen Probe – ohne Bezug zur räumlichen Verteilung - nachweist, ermöglicht IFM eine Lokalisierung der gesuchten Proteine am Anschliff.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Möglichkeiten und Grenzen immunologischer Verfahren zum Nachweis von Proteinen und Gummen an Proben von Kunst und Kulturgut. Der Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung und Erweiterung einer ELISA Screening-Methode zur Identifizierung der vier gebräuchlichsten natürlichen Bindemittel Ei, Kasein, tierischer Leim und Pflanzengummen. Durch gezielte Veränderung der Versuchsparameter und Materialien wird die Möglichkeit zur Erhöhung der Nachweisempfindlichkeit der Assays umfangreich untersucht (Extraktion, Inkubation, Blocken, Mikrotiterplatten). Alle verwendeten Antikörper werden anhand einer Vielzahl von Referenzmaterialien auf ihre Spezifität und mögliche Kreuzreaktivität hin überprüft und ihre Nachweisgrenzen bestimmt. Der Einfluss von Alterung und Pigmenten auf die Empfindlichkeit der immunologischen Reaktion wird mittels künstlich gealterten Fassungsproben näher betrachtet. Abschließend werden an verschiedenen Fallbeispielen die Möglichkeiten und Grenzen der Methoden belegt.

Translation of abstract (English)

The identification of binding media in art objects can contribute to the understanding of materials and techniques, inform conservation strategies, and help in evaluating authenticity. Traditional analytical methods for the identification of binding media such as chemical staining, chromatographic and spectroscopic techniques can be limited by sample size, sample mixtures and natural degradation of materials. In addition they require relatively expensive equipment and can be time-consuming. Immunological techniques from the fields of medical and biological research are based on the specific reaction of antigens and antibodies. They are characterized by relatively simple handling, minimal sample preparation and high sensitivity. These techniques can distinguish between different proteins and gums even in complex mixtures and allow, with the appropriate antibodies, species specific information. In particular, Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA) and Immunofluorescence Microscopy (IFM) show much potential. While ELISA analyzes the protein and gum content of the whole sample – regardless the spatial distribution - IFM offers the possibility to locate the materials of interest in embedded cross-sections. The present study describes the possibilities and limitations of immunological techniques for the identification of proteins and gums in art works. The focus is on the development and expansion of an ELISA screening method for the identification of four commonly used natural organic binding media: egg, casein, animal glue and plant gums. The possibility of increasing the assay’s sensitivity is evaluated by systematic modification of the experimental parameters and materials (extraction, incubation, plate type, blocking buffer). The specificity and potential for cross reactivity of the various antibodies is assessed by means of a variety of reference materials and their detection limits are determined. The influence of aging and pigments on the sensitivity of the immunological response is examined on the basis of artificially aged reference materials. Finally, several case studies illustrate the possibilities and limitations of the methods.

Document type: Dissertation
Date: 2014
Supervisor: Prof. Dr. Christoph Krekel
Version: Primary publication
Date of thesis defense: 18 July 2014
Date Deposited: 23 Sep 2014 12:17
Faculties / Institutes: University, Fakulty, Institute > Stuttgart, Staatliche Akademie der Bildenden Künste
DDC-classification: Arts
Controlled Subjects: Kunstwerk, Kulturgut, Proteine, Glykoproteine, Bindemittel, Nachweis, Enzyme-linked immunosorbent assay
Uncontrolled Keywords: Kunstobjekte, immunologische Methoden, Proteine, Pflanzengummen, Bindemittelanalytik, art objects, immunological techniques, antibodies, proteins, gums, binding media analysis
Subject (classification): Aesthetics, Art History
Conservation, Forgery
Collection: Staatliche Akademie der Bildenden Künste Stuttgart