Laboratorio di Biologia

Ultimo aggiornamento 13 Novembre 2023

L’attività del Laboratorio di Biologia è incentrata sulla diagnostica dei danni sui beni culturali archivistici e librari, fotografici e cinematografici attraverso studi mirati sulla loro biologia ed ecologia.

Il Laboratorio si articola in due sezioni: microbiologia ed entomologia.

In particolare il laboratorio di occupa di:

• studio dei fenomeni di biodeterioramento dei materiali costitutivi e di identificazione degli agenti biodeteriogeni (funghi filamentosi, batteri ed insetti) di beni polimaterici (carta, pergamena e materiali fotografici e cinematografici attraverso metodi colturali classici, saggi biochimici e analisi molecolari;
• caratterizzazione dei materiali di origine animale e vegetale costituenti i beni culturali tramite microscopia elettronica a scansione e microanalisi (SEM-EDS);
• ricerca e valutazione di nuove metodologie e prodotti per la disinfezione e disinfestazione dei materiali ** (studi oli essenziali e idrolati);
• definizione dei metodi di intervento e per la prevenzione dei danni di origine biologica in archivi e biblioteche;
• studio della biodegradabilità dei prodotti usati negli interventi di restauro e verifica della compatibilità dei trattamenti di conservazione con gli aspetti di natura microbiologica;
• attività di ricerca scientifica finalizzata alla conoscenza, tutela, conservazione e restauro, anche in collaborazione con gli altri laboratori, partecipazione attiva in progetti di ricerca e studi in ambito nazionale e internazionale;
• consulenze scientifiche presso biblioteche pubbliche o private di particolare importanza in merito a problemi di ordine conservativo e progettazione di interventi di disinfezione e disinfestazione del materiale archivistico e bibliotecario;
• attività didattica e di formazione nei corsi istituzionali, in ambito universitario e nella Scuola di Alta Formazione; aggiornamento del personale tecnico-scientifico dell’amministrazione statale e di enti locali sulle problematiche biologiche;
• promozione, con studi e ricerche, dell’innovazione tecnologica nelle discipline di competenza concorrendo al trasferimento nel settore della conoscenza, tutela, conservazione e restauro dei beni culturali di nuove tecnologie di indagine e di intervento;
• programmazione, organizzazione e coordinamento di manifestazioni, mostre, convegni e seminari, con finalità scientifiche e divulgative;
• cura delle attività editoriali con redazione di pubblicazioni scientifiche, testi e cataloghi a carattere scientifico e divulgativo.

PROGETTI

PROGETTO OLI ESSENZIALI /IDROLATI

Studio degli oli essenziali come agenti alternativi di disinfezione di materiali cartacei. Vengono sperimentati come idrolati sia per contatto diretto che studiati come sistema di diffusione passiva. Sono contemporaneamente verificati gli effetti chimico-fisici su campioni-modello di carta Whatman prima e dopo prove di invecchiamento accelerato e per confronto su campioni di carte prelevati da vecchi volumi a stampa non sottoposti a tutela come beni culturali. Gli idrolati sono il prodotto acquoso di scarto dopo la distillazione di un olio essenziale e, secondo definizione, possono contenere fino a un massimo dell’1% dell’olio essenziale disciolto. Lo studio ha coinvolto gli idrolati provenienti da specie delle quali era nota in letteratura l’attività antifungina e antibatterica e il gel di gellano, un idrogel già sperimentato con successo dal laboratorio di restauro ICPAL inglobando sperimentalmente l’idrolato nel processo di produzione del gel testandolo sulla carta inoculata con diverse specie di funghi biodeteriogeni .

(M. Di Vito, M.G. Bellardi, P. Colaizzi, D. Ruggiero, C. Mazzuca, L. Micheli, S. Sotgiu, S. Iannuccelli, M. Michelozzi, F. Mondello, P. Mattarelli, M.C. Sclocchi, Hydrolates and gellan: an eco-innovative synergy for safe cleaning of paper artworks, October 2017 Studies in Conservation DOI10.1080/00393630.2017.1389442).

L’ulteriore ricerca in atto in questo filone riguarda l’utilizzo degli idrolati mediante un sistema di diffusione statico dei principi volatili in un ambiente confinato a volume noto sempre tramite inglobamento nel gel di gellano o altro supporto. Questa ricerca si è rivelata molto importante per la salvaguardia di beni in esposizione permanente che riguardano il patrimonio di molte biblioteche ed archivi perché fornirebbe una ulteriore protezione dai microbiodeteriogeni e potrebbe essere un deterrente anche contro le infestazioni entomologiche. È in corso di pubblicazione lo studio.

PROGETTO HALOPHILICUM

Prosecuzione di uno studio avviato nel 2011 sulle modalità di diffusione e azione del fungo Eurotium halophilicum in archivi, biblioteche e ambienti conservativi. La ricerca si è resa necessaria a seguito dell’individuazione di infezioni monospecifiche di questo fungo in diverse biblioteche ed archivi italiani. Gli studi sono proseguiti in collaborazione con il Laboratorio di Fisica ISCR utilizzando un sistema di fotocamere ad infrarosso per individuare la relazione fra il contenuto d’acqua dei materiali e la diffusione del fungo. Il controllo del fenomeno può essere effettuato mediante idonea modificazione dei parametri ambientali e opportuni trattamenti di disinfezione locale. Attualmente gli ambienti conservativi in cui è stato riscontrato il fenomeno sono almeno 20 sia in archivi e biblioteche pubbliche che presso enti privati. Si intende continuare la raccolta dei dati e contemporaneamente effettuare dei riscontri per capire se i sistemi proposti sono stati efficaci. È anche in corso un progetto parallelo di utilizzo di idrolati di oli essenziali in ambienti confinati in ambienti modello interessati dalle infezioni di E.halophilicum in combinazione con sistemi di controllo dei parametri termoigrometrici ambientali.

CARTE COREANE

In base ad un accordo sottoscritto con la Repubblica di Corea, nel 2016 e nel 2018 sono state validate dall’ICPAL alcune carte da restauro di loro produzione dopo analisi effettuate dai laboratori scientifici dell’Istituto. Il laboratorio di biologia ha effettuato analisi volte a verificare la vulnerabilità delle carte ad attacco di funghi biodeteriogeni con applicazioni analitiche in grado di verificare il tasso di vitalità delle specie microbiche. Le carte, invecchiate e non, sono state inoculate e successivamente sono state verificate le alterazioni tramite analisi SEM-EDS. La ricerca continua mediante analisi su nuove tipologie di carte con caratteristiche diverse dalle precedenti appositamente prodotte per verificarne la suscettibilità ad attacco microbiologico.

Applicazione di tecniche molecolari

Prosegue lo studio delle alterazioni sulle carte, pergamene e sui materiali fotografici utilizzando tecniche di identificazione molecolare delle comunità microbiche e fungine, sia tramite l’utilizzo di metabarcoding che, più recentemente, di metagenomica. L’applicazione delle tecniche molecolari è un valido supporto all’identificazione di specie fungine e batteriche non coltivabili o difficilmente coltivabili con le metodologie classiche. Questa è una eventualità molto frequente soprattutto nel caso di isolamenti da substrati molto particolari o ambienti di conservazione estremi. Una prima tesi di laurea (2015) su opere in pergamena (“Exultet”) è stata condotta utilizzando di tecniche di biologia molecolare per l’identificazione dei microrganismi associati a macchie ricorrenti sulla pergamena. Una seconda tesi di laurea (2017) ha visto applicate le tecniche molecolari per uno studio archeobiologico di una infestazione su pergamena con evidenze di collegamenti tra specie entomologiche e microbiologiche, non più vitali ma ancora analizzabili per mezzo del loro DNA. 

Progetto DePhEND – “Deterioration of Photografic materials Evaluation and New Diagnostics”

Studio, con tecnologie innovative (microscopia elettronica, metodologie biochimiche e tecniche di biologia molecolare) dei meccanismi di biodeterioramento dei materiali fotografici. In collaborazione con il dr. Domenico Pangallo della Slovak Academy of Sciences e l’Università di Bratislava. Tre pubblicazioni sono state prodotte sui materiali fotografici.

M.C. Sclocchi, P. Colaizzi, D. Matè, E. Damiano, F. Pinzari, Fungal Biosorption of Silver Particles on 20^th Century Photographic Documents, in “International Biodeterioration & Biodegradation 84(2013) 367-371; Bučková M., Puškárová A., Sclocchi M.C., Bicchieri M., Colaizzi P. Pangallo D. and Pinzari F. (2014), Co-occurrence of bacteria and fungi and spatial partitioning during photographic materials biodeterioration, Polymer Degradation and Stability. Volume 108, October 2014, Pages 1–11); M.C. Sclocchi , L. Kraková, F. Pinzari, P. Colaizzi, M. Bicchieri, N. Šaková & D. Pangallo, (2016), Microbial Life and Death in a Foxing Stain: a Suggested Mechanism of Photographic Prints Defacement, Microb Ecol, DOI 10.1007/s00248-016-0913-7.

Nel 2016 una tesi di laurea SAF sugli archivi cinematografici di film di famiglia è stata ideata utilizzando tecniche molecolari per studiare gli effetti di microfunghi sull’emulsione argentica alla gelatina. Conseguentemente ai risultati ottenuti, è in corso un approfondimento di studio tra gli Istituti tra i quali esiste un accordo di collaborazione, volto a individuare i cambiamenti strutturali ed estetici dei materiali fotografici, ad opera delle comunità di microfunghi presenti nelle carte fotografiche in studio con estensione anche a diversi beni polimaterici del panorama culturale.

PROGETTO COLLEZIONE ENTOMOLOGICA

Per il settore dell’entomologia applicata è stato realizzato, negli ultimi anni, un progetto per la sistemazione della collezione entomologica storica dell’Istituto, risalente al secolo scorso, che comprende più di 11.000 esemplari di insetti di cui alcuni ormai estinti, attraverso un’opera di riorganizzazione, determinazione, restauro, censimento e schedatura, per una più facile consultazione e una migliore fruizione nell’ambito dell’attività didattica specifica della SAF. La prosecuzione del progetto prevede la realizzazione di un database con schede/presentazioni multimediali da utilizzarsi nella didattica e nel museo dell’Istituto e una pubblicazione multimediale su Internet delle schede dei più comuni insetti biodeteriogeni del patrimonio archivistico e librario attraverso il sito istituzionale dell’Istituto.

COLLABORAZIONI SCIENTIFICHE

Università di Bologna Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro Alimentari

Il campo di applicazione è lo studio degli idrolati estratti da piante applicati nel campo della cura e disinfezione dei beni culturali. Questa collaborazione tra DISTAL e ICPAL è nata nel 2017 ed è tuttora in atto tramite la dott.ssa Maura Di Vito, assegnista di ricerca presso il dipartimento e stagista dal 2016 presso ICPAL. La dr.ssa Di Vito conduce, con la collaborazione ulteriore di altre Istituzioni (Dipartimento Malattie infettive ISSN, Dipartimento di Scienze e Tecnologie Chimiche, Università di Roma ‘Tor Vergata’, Istituto di Bioscienze e Biorisorse (IBB) del Consiglio Nazionale delle Ricerche, Sesto Fiorentino, Firenze; Istituto di Microbiologia Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma; Il Giardino delle Erbe “Augusto Rinaldi Ceroni”, Casola Valsenio, RA, Italy) dall’anno 2016 attività di ricerca su prodotti naturali prodotti presso il DipSA da applicare al patrimonio archivistico esaminato dall’ICPAL. All’attivo sono presenti due pubblicazioni su riviste internazionali e una in corso di pubblicazione.

Institute of Molecular Biology, Slovak Academy of Sciences

Collaborazione con il dr. Domenico Pangallo. Collaborazione a progetti che coinvolgono il biodeterioramento dei materiali fotografici e cinematografici.

Università Tecnica Lodz, Facoltà Biotecnologia e scienza Alimenti

Università di Vienna, University of Natural Resources and Life Sciences Dep. Biotechnology

Con il BOKU di Vienna la collaborazione è attiva da più di 10 anni. Insieme con il team scientifico del laboratorio di biologia molecolare, rappresentato dalla prof.ssa Katja Sterflinger e dalla dr.ssa Guadalupe Piñar sono stati eseguiti  numerosi studi da parte del laboratorio di biologi ICPAL che hanno portato alla pubblicazione di numerosi articoli e saggi scientifici per applicazione delle tecnologie molecolari su materiali cartacei e pergamenacei. Sono in corso di pubblicazione due saggi su disegni di Leonardo da Vinci analizzati tra il 2018 e 2019 e sul Papiro di Artemidoro, discussa opera sottoposta a restauro presso ICPAL e oggetto di tesi di laurea nel 2019.

Dr.ssa Flavia Pinzari

Il laboratorio di Biologia collabora dal 2012 con Flavia Pinzari, biologa specializzata in micologia e microbiologia applicata che fra il 2001 e il 2012 è stata biologo presso lo stesso laboratorio che ha diretto fra il 2009 e il 2012 ed è ricercatore presso l’Istituto dei Sistemi Biologici del Centro Nazionale delle Ricerche (ISB-CNR) e “Scientific Associate” presso il Museo di Storia Naturale di Londra. Fra il 2010 ed il 2012 è stata vicedirettore della Scuola di Alta Formazione e Studio dell’ICPAL ed attualmente è membro del consiglio dell’European Research Centre for Book and Paper Conservation-Restoration dell’Università di Krems (Austria) e membro del consiglio dell’International Biodeterioration & Biodegradation Society. Fra il 2012 e il 2020 la dr.ssa Pinzari ha pubblicato diversi lavori su temi di interesse per l’Istituto e il laboratorio di Biologia, ed è tutt’ora impegnata in ricerche sul biodeterioramento dei materiali cartacei e membranacei e in studi di bioarcheologia del manoscritto.