Laboratori

Centro di antropologia molecolare per lo studio del DNA antico

Lo scheletro umano rappresenta un bene culturale in quanto è un vero e proprio archivio di dati sulle popolazioni antiche. Le attività sono volte al recupero, conservazione, valorizzazione e analisi dei resti scheletrici umani. Lo studio morfologico permette di ricostruire le caratteristiche fisiche, le condizioni di vita e lo stato di salute degli individui, nonché la paleodemografia e gli adattamenti biologici e culturali delle popolazioni. Inoltre è possibile effettuare la ricostruzione tridimensionale del volto attraverso la grafica 3D. L’archeoantropologia molecolare studiando le biomolecole antiche ricostruisce la paleodieta, analizza la composizione genetica delle popolazioni per studiare i rapporti di parentela e le dinamiche di popolamento delle diverse aree geografiche, gli eventuali difetti genetici, nonché alcuni geni correlati con l’aspetto fisico, consente inoltre di determinare il sesso degli inumati quando non è possibile utilizzare i metodi anatomo-morfologici.

Laboratorio di archeobotanica e palinologia - LAP

Il laboratorio di archeobotanica si occupa dello studio di macroresti vegetali (legni, semi/frutti, foglie) provenienti da scavi archeologici e da manufatti provenienti da siti storici. L’analisi viene condotta a livello microscopico, una volta isolati i reperti da analizzare con metodiche standard dipendenti dalla tipologia del campione. L’identificazione è effettuata con l’utilizzo di collezioni di confronto di parti di piante moderne e atlanti di riferimento. Il laboratorio di palinologia si occupa dello studio di polline fossile estratto da sedimenti naturali e livelli di frequentazione umana in siti archeologici. L’estrazione del polline viene condotta in laboratorio dedicato, “sterile in polline attuale” con metodologie chimiche e l’identificazione viene condotta a livello microscopico con l’utilizzo di collezioni polliniche di confronto e atlanti di riferimento

Laboratorio di Archeopalinologia

Il laboratorio di archeopalinologia si occupa dello studio di polline, palinomorfi non pollinici ed altri resti microscopici (fitoliti, fibre, diatomee) provenienti da vari tipi di sedimenti in contesti naturali e antropici (scavi archeologici, mummie, residui di vasi, tartaro dei denti, materiali costituenti i beni culturali, ecc.). L’analisi viene condotta con metodiche avanzate e spesso messe a punto di volta in volta secondo la natura del reperto. Il laboratorio collabora con biologi molecolari per lo studio integrato di materiali di origine archeologica. Il laboratorio di archeopalinologia partecipa a prestigiosi progetti internazionali nel campo dello studio dei beni culturali come l'Innovative Training Networks (ITN) - Marie Skłodowska-Curie Actions (ED-ARCHMAT) e il progetto Bisenzio in colaborazione con il Römisch-Germanisches Zentralmuseum di Mainz).

Laboratorio di BioGeoChimica ambientale

Il laboratorio è impegnato nella ricerca di nuovi prodotti bio-based innocui e selettivi, mirati allo sviluppo di procedure di pulitura di superfici d’interesse storico-artistico, sia per la rimozione di depositi coerenti - organici e inorganici- e sia per il trattamento del biodeterioramento. Possiede una collezione in house di ceppi microbici d’interesse biotecnologico, spontanei e non patogeni e ha sviluppato alcuni prodotti di origine microbica e vegetale con proprietà antimicrobiche; è depositario del brevetto Europeo PCT/IT2014/000246. Le procedure di biopulitura messe a punto sono selettive rispetto al deposito da rimuovere e non alterano il materiale costitutivo; impiegano impacchi di cellule batteriche immobilizzate, facilmente applicabili - anche su superfici verticali o soffitti- e facilmente rimovibili, senza lasciare residui. I prodotti antimicrobici ottenuti in laboratorio, come alternativi ai biocidi di sintesi, sono efficaci nella rimozione di film biodeteriogeni ed esercitano altresì un’azione protettiva delle superfici trattate. Il laboratorio offre servizi avanzati per la messa a punto di procedure “su misura” di restauro sostenibile e per la diagnosi del biodeterioramento.

Laboratorio di Biologia delle alghe - LBA

Diagnosi e monitoraggio dell’entità del danno da biodeterioramento indotto dalla crescita di microrganismi fototrofi su pietra, affreschi, marmo e intonaco di beni culturali in ambienti confinati (catacombe romane) e su monumenti outdoor (templi indiani). Monitoraggio di parametri microclimatici e condizioni di illuminazione dei siti che sostengono il biodeterioramento. Caratterizzazione mediante approccio polifasico (microscopia ottica e CLSM, ecofisiologia, studi su esopolisaccaridi, indagini molecolari) dei microrganismi fototrofi formanti biofilm e responsabili del fenomeno di biodeterioramento. Sviluppo di tecniche non invasive e non distruttive per la prevenzione della colonizzazione biologica delle superfici esposte mediante sperimentazione di luci monocromatiche e applicazione di nanotecnologie.

Laboratorio di Biotecnologie Applicate

Il laboratorio identifica i microrganismi, coltivabili e non, responsabili del biodegrado e ne studia la fisiologia e il metabolismo al fine di identificare marcatori molecolari predittivi del biodegrado. Inoltre, al fine di valutare l’efficacia dei possibili trattamenti contro il biodegrado, i microrganismi coltivabili vengono caratterizzati per la resistenza o meno ai trattamenti biocidi tradizionali o di nuova generazione, come i materiali nanostrutturati.
Il laboratorio offre anche la possibilità di valutare la tossicità di prodotti e materiali di ultima generazione (smart materials) utilizzabili durante i restauri e/o i lavori di consolidamento dei beni culturali. In particolare, sistemi eucariotici semplici, quali il lievito, e organismi pluricellulari come il nematode, permettono di effettuare analisi in vivo in breve tempo e a costi limitati.

Laboratorio di Botanica Applicata

Ricerche in campo ambientale e dei beni culturali. In particolare:

 -Botanica e Conservazione dei Beni culturali, (Analisi del bio-deterioramento dei materiali lapidei; Interventi conservativi dei Beni Culturali; Ecologia del biodeterioramento)

- Valorizzazione (Iconografia botanica nell’arte; Etnobotanica; Pianificazione e gestione giardini storici e aree archeologiche)

Si segnala che in tale attività sono stati conseguiti diversi riconoscimenti:

  1. 201 - XI Premio Giacomo Lumbroso (Fondazione Besso), Roma
  2. 012- Grand Prix of the European Union Prize for Cultural Heritage - Europa Nostra Awards in the category Research. (Lisbona)
    3. 2019 Premio Arte e Scienza, Acc. Nazionale Scienze, Lettere ed Arti di Napoli

Laboratorio di Botanica Sistematica e Micologia- Sezione Botanica applicata ai beni culturali

Si effettuano indagini in situ, volte a identificare i principali agenti responsabili del degrado biologico (licheni, alghe, funghi, batteri, cianobatteri), ed indagini ex situ che riguardano:
-isolamento e identificazione, morfologica e molecolare, di batteri, alghe, funghi e cianobatteri responsabili di alterazioni estetiche e strutturali; particolare attenzione è rivolta ai funghi neri meristematici, tra i principali biodeteriogeni di opere esposte in ambienti esterni
-caratterizzazione molecolare con approccio di metabarcoding delle componenti fungina e batterica di comunità microbiche complesse
-analisi delle condizioni ecologiche mirate alla conservazione preventiva
-valutazione, con test colturali, della sensibilità dei biodeteriogeni isolati nei confronti dei più comuni biocidi, per meglio indirizzare nella scelta di quello da usare.
In parallelo, sono condotti studi su approcci a basso impatto per l’ambiente per la rimozione di patine biologiche da superfici litiche.

Laboratorio di Ecologia Evolutiva Applicata - EEVA

Il laboratorio di Ecologia Evolutiva Applicata si occupa dello studio di insetti nocivi, tra cui i principali agenti responsabili del deterioramento di beni culturali e dell’infestazione di musei o edifici storici. Le attività riguardano la caratterizzazione tassonomica ed ecologica, condotta mediante analisi morfologiche, genetiche e comportamentali; il monitoraggio della presenza e abbondanza nei siti di interesse e dei livelli di resistenza agli insetticidi utilizzati nel controllo; sviluppo e applicazione di sistemi integrati di controllo a basso impatto ambientale (bioinsetticidi, RNA interference, tecnica dell’insetto sterile).

Laboratorio di ecologia microbica applicata ai Beni Culturali

Analisi multidisciplinare del biodeterioramento delle pergamente antiche con particolare attenzione al danno cosiddetto a “purple spots”. Questo danno è causato da una successione di microrganismi, che parte dagli Archaea alofili e continua con una serie di batteri, selezionati tra quelli presenti nell’ambiente e funghi. Lo studio degli archaea e dei batteri responsabili dei danni ai documenti antichi viene effettuato mediante un approccio metagenomico, con analisi molecolare in Next Generation Sequencing e analisi bioinformatica dei dati. L’interpretazione dei risultati viene effettuata nella cornice dell’ecologia microbica, anche sulla base di analisi chimiche in spettroscopia Raman, e analisi termografiche in LTA per la valutazione del danno causati dai microrganismi coinvolti. Il processo di deterioramento è sottoposto a valutazione sperimentale tramite modellizzazione e riproduzione sperimentale delle fasi del processo di produzione delle pergamene. Un altro filone di attività riguarda la ricerca, la valutazione, e lo sviluppo di tecniche non invasive e non distruttive per il restauro e la conservazione dei manufatti soggetti alle purple spots.

Laboratorio di Efficacia e compatibilità ambientale dei prodotti per la conservazione dei beni culturali - EFCAPBC

Valutazione mediante tecniche fisiche, chimiche e biologiche dell’efficacia dei trattamenti chimici contro la crescita indesiderata di batteri, microfunghi e piante per una più idonea conservazione dell’edilizia monumentale. Valutazione dell’ecotossicità delle sostanze chimiche utilizzate per la conservazione del bene culturale attraverso gli effetti sulle comunità vegetali e microbiche.

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Laboratorio di Entomologia e parassitologia - ENT

All’interno del “Laboratorio di Entomologia e Parassitologia” si effettuano ricerche anatomiche, morfo-funzionali, tassonomiche, ecologiche e comportamentali su insetti che possono rappresentare dei “pest” invasivi e distruttivi per molti dei beni culturali di origine organica. I danni arrecati possono essere diretti, come nel caso di tarli, termiti, formiche xilofaghe e larve di coleotteri e lepidotteri sul legno, coleotteri dermestidi su pellami e altre materie di origine animale ma anche stoffe, tappeti e tele, psocotteri e pesciolini d’argento per i libri, ma anche indiretti, come gli imenotteri parassiti di insetti xilofagi causa di punture e reazioni allergiche nel personale addetto e nei fruitori del bene. Tra le metodologie di indagine utilizzate in questo laboratorio rientrano varie tecniche di microscopia ottica e la microscopia elettronica a scansione (SEM), trasmissione (TEM) e fascio ionico focalizzato (FIB/SEM).

Laboratorio di Microbiologia Molecolare - MOLMICRO

Analisi microbiologiche colturali e molecolari su diverse matrici. Analisi del microbiota associato alle opere d’arte e determinazione di associazioni causali tra presenza di determinati agenti microbici e biodeterioramento, utilizzando moderne tecniche di tassonomia molecolare ed analisi biochimiche del metabolismo dei microrganismi biodeteriogeni. Analisi del resistoma batterico per predire l’attività in situ di biocidi a fini di biorisanamento. Impiego di microrganismi e loro prodotti per il restauro ed il biorisanamento di opera d’arte.

Laboratorio di Osservazioni e Misure per l'ambiente e il clima - SSPT-PROTER-OEM

Sviluppo di nuove procedure e nuovi prodotti “bio-based” non tossici e ambientalmente compatibili, per una strategia di restauro più sostenibile.
Ricerca di soluzioni biotecnologiche anche “su misura” , alternative all’uso di prodotti tossici oggi in uso, per il restauro dei   BC (biopulitura, disinfezione  e bioconsolidamento). Diagnosi precoce del biodeterioramento per un trattamento mirato dei biodeteriogeni, in sostituzione dei prodotti biocidi ad ampio spettro.

Laboratorio di paleoantropologia e bioarcheologia

Macroevoluzione e microevoluzione dei primati non-umani, degli ominidi, della specie e delle popolazioni umane, attraverso indagini su elementi perlopiù scheletrici (ossa e denti), presi in esame nei diversi contesti paleo-ecologici, archeologici e storici, tramite acquisizioni di dati digitali, tecniche di morfometria geometrica, analisi osteologiche e isotopiche. Le ricerche riguardano la primatologia, la paleoantropologia, la biologia delle popolazioni umane antiche (paleodemografia, paleobiologia umana, paleopatologia ecc.) e la bio-meccanica funzionale.

Laboratorio di patologia vegetale

Il laboratorio si occupa della caratterizzazione dei microorganismi deteriogeni di beni culturali quali stampe, manufatti lignei e tessili. La caratterizzazione viene condotta sia a livello tassonomico che funzionale mediante tecniche di biologia molecolare di base e, coinvolgendo soggetti terzi associati, avanzate come il metabarcoding, la metagenomica classica e funzionale. Inoltre, nel laboratorio vengono sviluppati trattamenti environmental-friendly per impedire la crescita di tali microorganismi.

Laboratorio di spettroscopia e biosensoristica delle microalghe

Il laboratorio offre la possibilità di effettuare dei test di caratterizzazione spettroscopica della matrice biologica/fotosintetica, molto spesso causa di biodeterioramento di diversi materiali di riconosciuto interesse in ambito dei beni culturali (es. malte, pietra) a causa di colonizzazione e generazione di biofilm. In particolare, dopo campionatura in situ è possibile effettuare in laboratorio analisi di dicroismo circolare sulle componenti polisaccaridiche, spesso prodotte dai microorganismi ed utilizzate come strategia di adesione sulla superficie, al fine di ottenere informazioni preliminari sulle loro caratteristiche fisico-chimiche. Tali informazioni possono rivelarsi fondamentali sia dal punto di vista della ricerca, sia per l’individuazione della più adeguata strategia da intraprendere ai fini del contenimento o eliminazione del microorganismo in questione.
La strumentazione a disposizione rende inoltre possibile la caratterizzazione dei microrganismi colonizzanti le superfici attraverso tecniche di spettroscopia di assorbimento, di fluorescenza e di microbiologia.
Gli spazi del laboratorio consentono altresì la crescita e caratterizzazione di vari ceppi algali, i quali vengono utilizzati come bioassay per analisi mirate su materiali di nuova formulazione. In particolare monitorando i principali parametri fisiologici del microrganismo (curve di crescita, conta cellulare, osservazione microscopica, analisi del contenuto dei principali pigmenti fotosintetici, attività fotosintetica mediante misure di fluorescenza ed evoluzione di ossigeno), è possibile stimare la propensione prestazionale del nuovo materiale, utilizzabile nei beni culturali e nella bio-edilizia, in relazione al requisito di durabilità in presenza di microrganismi colonizzanti (osservazioni al microscopio ottico) e la sua non tossicità (vitalità della alga).  Un altro importante obiettivo del laboratorio è quello di sviluppare nuovi (bio)sensori ottici ed elettrochimici, a supporto delle convenzionali metodologie ad oggi impiegate per il monitoraggio e detection di microrganismi fotosintetici colonizzatori di beni culturali in ambienti confinati e su monumenti outdoor.

Laboratorio di Tecnologia del Legno per l’Industria e i Beni Culturali (WOODINCULT). Sezione Dendrocronologia

Le filosofia di lavoro è legata agli aspetti della Bioeconomia, economia circolare, prodotti innovativi, anche compositi, nei Beni Culturali. Le attività sono di seguito descritte.

Sezione Dendrocronologia. Costruzione di curve dendrocronologiche e  datazioni del legno con la dendrocronologia, anche in unione con sistemi radiometrici (wiggle matching), banca dati dendrocronologica costruita  su manufatti storico-artistici e archeologici (es. Chiese Romane). Ricostruzione del paesaggio tramite identificazione dei reperti lignei e datazione dendrocronologica. Il laboratorio di occupa in collaborazione con altre istituzioni anche di dendroisotopi nei Beni Culturali, nonché di analisi dendrochimiche. Dendrotipologia e analisi delle provenienze dei legni (Dendroprovenienza).

Laboratorio integrato di Antropologia molecolare e Botanica per lo studio dei Beni Culturali - LABBC

Nel laboratorio di botanica, attraverso l’applicazione, anche combinata, di tecniche genetiche, biochimiche e morfologiche è possibile identificare micro e macro resti vegetali (granuli di amido, fitoliti, tricomi, legni, semi, frutti) d’interesse archeologico. Le matrici antiche principalmente analizzate sono: il calcolo dentale umano e animale, gli strumenti litici e/o vasellami, e i macroresti (o porzioni di essi) vegetali. In particolare, lo studio archeobotanico di microparticelle e marker molecolari estratti dal tartaro, così come l’analisi genetica dei resti vegetali ritrovati in contesti funebri/domestici, permette di delineare l’ecologia alimentare e lo stile di vita di comunità antiche, e sviluppare ipotesi sul paesaggio del passato. Inoltre, nell’Orto Botanico di “Tor Vergata” si svolgono corsi di formazione allo scopo di salvaguardare specie arboree e giardini storici.

Laboratorio Pigmenti minerali

Da anni svolge un’attività di ricerca su minerali utilizzati come pigmenti: lazurite, realgar, cinabro. Attualmente sta indagando le ocre per cercare di individuarne la provenienza ed eventuali trattamenti termici subiti in collaborazione con l’Istituto Vinca di Belgrado e l’EMPA - Swiss Federal Laboratories for Materials Science, Dübendorf. Un’altra ricerca riguarda l’ossidiana rinvenuta in un sito neolitico del Lazio in collaborazione con il Museo Archeologico di S. Severa.