Dipartimento di Biotecnologie e Bioscienze
Il Dipartimento di Biotecnologie e Bioscienze da anni sviluppa attività di ricerca in diversi ambiti collegati in modo diretto o indiretto ai beni culturali. Punto di forza del Dipartimento è la diagnostica molecolare che si compone sia di una componente chimico-fisica, sia biologica.
In quest’ultimo contesto il gruppo dello ZooPlantLab del dipartimento ha messo a punto un approccio basato su analisi del DNA (DNA barcoding e DNA metabarcoding) che permette l’identificazione della componente biologica presente su un’opera d’arte (statua, quadro, ecc). La potenzialità di questa tecnologia è molto ampia in quanto, permette in prima istanza l’individuazione e l’identificazione molecolare di contaminanti biologici come batteri, funghi e muffe di varia natura che possono alterare la qualità dell’opera. Mediante l’analisi molecolare è anche possibile avere un fingeprinting preciso della storia dell’opera d’arte: dove è stata realizzata, trasportata e conservata. Va infatti precisato che elementi come i pollini presenti nell’aria si depositano sulle opere d’arte e la loro interpretazione molecolare fornisce informazioni sufficienti a tracciare l’opera nella sua evoluzione.
Il principale vantaggio di questo sistema di analisi molecolare è l’universalità: non sono necessarie informazioni pregresse sulla natura del contaminante, ma sono sufficienti poche molecole di DNA amplificabili e sequenziabili. Alcune delle applicazioni di questo approccio hanno per esempio permesso di caratterizzare la componente microbica di cantine vitivinicole storiche e famose. La figura seguente evidenzia come sia possibile correlare la componente microbica con la tipologia di vino, il campo, la cantina ecc.
Lo stesso metodo può essere impiegato per individuare contaminazioni di muffe e funghi capaci di alterare quadri storici soprattutto se realizzati con componenti naturali biodeteriorabili, sino a caratterizzare la componente vegetale che infesta i grandi monumenti come il Colosseo (es. piante di varia natura, licheni, funghi ecc).
Per quanto riguarda la componente chimica, il dipartimento di Biotecnologie e Bioscienze si è dotato di sistemi di campionamento ed analisi di molecole, anche presenti in tracce, ed ha sviluppato sistemi di chimica analitica target rivolta verso molecole di origine biologica (metaboliti secondari) che possono alterare le opere d’arte.
L’ultimo aspetto di innovazione riguarda l’approccio integrato di machine learning, rivolto a individuare come le variabili ambientali siano determinanti per favorire la presenza di alcuni contaminanti biologici come muffe, batteri contaminanti, funghi, licheni ecc.
Variabili come presenza o assenza di luce sono per esempio collegabili a organismi vegetali, mentre la componente umidità è determinate per molte forme batteriche. L’obiettivo di queste ricerche è da un lato la prevenzione dei fenomeni di contaminazione ed erosione e dall’altra l’individuazione di linee guida per ridurre i rischi della dispersione dei contaminanti e l’amplificazione degli effetti negativi.
L’obiettivo finale è prevenire il biodeterioramento anche selezionando eventuali consorzi microbici capaci di prevenire la contaminazione o ancora composti di origine naturale capaci di proteggere le opere d’arte da fattori avversi inclusi fenomeni atmosferici e inquinamento.