ジェランガムマイクロゲルは、紙の迅速な洗浄に有効な薬剤です

Gellan Gum Microgels as Effective Agents for a Rapid Cleaning of Paper.

• Benedetta Di Napoli
• Silvia Franco
• Leonardo Severini
• Manuel Tumiati
• Elena Buratti
• Mattia Titubante
• Valentina Nigro
• Nicoletta Gnan
• Laura Micheli
• Barbara Ruzicka
• Claudia Mazzuca
• Roberta Angelini
• Mauro Missori
• Emanuela Zaccarelli

抄録

マイクロゲル粒子は、ここ数年、基礎科学のモデル系として、また、産業界からバイオメディカル分野に至るまでの革新的な応用が期待されている。その可能性にもかかわらず、これまでのところ、マイクロゲルの文化遺産保存への応用に焦点を当てた研究はない。ここでは、湿った紙の洗浄に焦点を当てて、この目的のためのマイクロゲルの最初の用途を示す。マイクロゲルは、その保水性を利用して紙を洗浄することができ、ゲルマトリックスからの水の放出をより制御することができます。しかし、これらとは異なり、マイクロゲルのサイズが小さいため、紙の多孔質構造に効率的に浸透し、人工物の不規則な表面に容易に適応するのに適しています。本研究では、マイクロゲルの洗浄能力を検証するために、すでに紙の洗浄用ハイドロゲルとして使用されている天然素材であるゲランガムから作られたマイクロゲルを調製し、現代および古代の紙サンプルに適用した。いくつかの診断法を組み合わせて、古紙試料のセルロース分解副生成物の除去におけるマイクロゲルの性能が、一般的に使用されているハイドロゲルや水浴処理よりも優れていることを示した。これは、古紙の組成と形態がマイクロゲルの浸透を促進するためである。現代の紙の洗浄では、性能は少なくとも他の方法に匹敵する。いずれの場合も、マイクロゲルの適用は数分という時間スケールで行われるため、迅速かつ効率的な洗浄プロトコルとして広く使用される道が開かれています。

Microgel particles have emerged in the past few years as a favorite model system for fundamental science and for innovative applications ranging from the industrial to biomedical fields. Despite their potentialities, no works so far have focused on the application of microgels for cultural heritage preservation. Here we show their first use for this purpose, focusing on wet paper cleaning. Exploiting their retentive properties, microgels are able to clean paper, ensuring more controlled water release from the gel matrix, in analogy to their macroscopic counterpart, i.e., hydrogels. However, differently from these, the reduced size of microgels makes them suitable to efficiently penetrate in the porous structure of the paper and to easily adapt to the irregular surfaces of the artifacts. To test their cleaning abilities, we prepare microgels made of Gellan gum, a natural and widespread material already used as a hydrogel for paper cleaning, and apply them to modern and ancient paper samples. Combining several diagnostic methods, we show that microgels performances in the removal of cellulose degradation byproducts for ancient samples are superior to commonly employed hydrogels and water bath treatments. This is due to the composition and morphology of ancient paper, which facilitates microgels penetration. For modern paper cleaning, performances are at least comparable to the other methods. In all cases, the application of microgels takes place on a time scale of a few minutes, opening the way for widespread use as a rapid and efficient cleaning protocol.

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