Ανάπτυξη φυσικοχημικών τεχνικών για τη μελέτη φυσικών οργανικών χρωστικών σε έργα τέχνης και πολιτισμού
Authors: Μαντζούρης Δημήτριος 
Published: September 2021

Η διδακτορική αυτή διατριβή πραγματεύεται την ανάπτυξη και βελτιστοποίηση μεθόδων χημικής ανάλυσης φυσικών οργανικών χρωστικών, που έχουν χρησιμοποιηθεί σε έργα πολιτιστικής κληρονομιάς. Για τον προσδιορισμό και την ταυτοποίηση των συστατικών των φυσικών οργανικών χρωστικών χρησιμοποιήθηκε η τεχνική της υγρής χρωματογραφίας σε συνδυασμό με δύο διαφορετικούς ανιχνευτές (σειρά παράταξης φωτοδιόδων και μαζών).Κατά την πειραματική διαδικασία χρησιμοποιήθηκαν πρότυπες χρωμοφόρες ενώσεις, καθώς και πρωτογενή βαφικά υλικά, όπως π.χ. φυτά διάφορης βιολογικής και γεωγραφικής προέλευσης.Η εργασία εστίασε στη μελέτη κάθε σταδίου από την καλλιέργεια και συλλογή της πρωτογενούς ύλης, μέσω της εκχύλισης και βαφής μάλλινων ινών, μέχρι την τελική ανάλυση της βαφής με τεχνική υγρής χρωματογραφίας υψηλής απόδοσης.Συγκεκριμένα, συλλέχθηκαν διαφορετικά δείγματα ριζαριού και ρεζεδάς ίδιας βιολογικής ταυτότητας από διάφορες πηγές και πραγματοποιήθηκε εκχύλιση σε υδατικό διάλυμα και σύγκριση των εκχυλισμάτων. Ακολούθως, επιλέχθηκαν συγκεκριμένα δείγματα με κριτήρια αντιπροσωπευτικότητας και ακολουθήθηκε διαδικασία βαφής σε συνδυασμό με διαφορετικές συνταγές, όπου μεταβλητές παράμετροι ήταν η θερμοκρασία και ο χρόνος εκχύλισης της πρωτογενούς ύλης, η θερμοκρασία του λουτρού βαφής και το χρησιμοποιούμενο πρόστυμμα κατά την προκατεργασία της ίνας.Προκειμένου να αναλυθούν τα βαμμένα αυτά δείγματα ινών, επιχειρήθηκε μία εκτεταμένη μελέτη των συνθηκών, υπό τις οποίες γίνεται η απόσπαση της βαφής από την ίνα. Στο στάδιο αυτό αναπτύχθηκε και βελτιστοποιήθηκε μία μέθοδος απόσπασης της βαφής δύο σταδίων, όπου στο πρώτο στάδιο γίνεται επεξεργασία του δείγματος με χρήση οργανικού διαλύτη (DMSO, DMF, πυριδίνης, αιθανικού αιθυλεστέρα), ώστε να ληφθούν οι βαφές απευθείας εφαρμογής και αναγωγής (καθότι συχνά είναι ασταθείς παρουσία οξέος), ενώ στο δεύτερο χρησιμοποιείται διάλυμα ήπιου οξέος, ώστε να ληφθούν οι βαφές πρόστυψης. Η βελτιστοποίηση της μεθόδου έγινε μεταβάλλοντας τη θερμοκρασία και τον χρόνο παραμονής της ίνας στο διάλυμα εκχύλισης, αλλά και τον διαλύτη και το οξύ που χρησιμοποιούνται στα δύο στάδια της μεθόδου. Κατά το στάδιο αυτό της έρευνας παρατηρήθηκαν φαινόμενα σημαντικά, όπως είναι η φθορά ενώσεων εντός συγκεκριμένων διαλυτών προϊόντος του χρόνου και αυξούμενης της θερμοκρασίας, όπως είναι η ινδικοτίνη, κύρια χρωμοφόρος ένωση του ινδικού. Η βελτιστοποίηση οδήγησε στην επιλογή του DMSO ως βέλτιστου οργανικού διαλύτη για το πρώτο στάδιο, των 15 λεπτών για τον χρόνο εκχύλισης και των 80°C για τη θερμοκρασία εκχύλισης. Τα οξέα που χρησιμοποιήθηκαν στο δεύτερο στάδιο της μεθόδου παρουσιάζουν πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα αναλόγως της βαφής που αναλύεται. Διαμορφώθηκε λοιπόν ένας οδηγός χρήσης των μεθόδων ήπιων οξέων, ώστε να χρησιμοποιείται το καταλληλότερο οξύ αναλόγως της στοχοθεσίας του ερευνητή.Η βελτιστοποιημένη μέθοδος εφαρμόστηκε και αξιολογήθηκε σε δείγματα βαμμένων ινών με διάφορες βαφές και ακολούθως εφαρμόστηκε στα δείγματα ινών που έχουν βαφεί με ρεζεδά και ριζάρι. Η επεξεργασία των αποτελεσμάτων οδήγησε σε χρήσιμα συμπεράσματα σε σχέση με τις ιδανικές συνθήκες της διαδικασίας βαφής και με το πώς η όλη διαδικασία επηρεάζει εν τέλει τη σύσταση της βαφής που αποσπάται από την ίνα. Συνοπτικά, υψηλή θερμοκρασία εκχύλισης και υψηλή θερμοκρασία βαφής οδηγούν σε βέλτιστα αποτελέσματα ως προς την απόδοση της διαδικασίας. Από την άλλη, η όλη διαδικασία βαφής και απόσπασης της βαφής από την ίνα δρα ομογενοποιητικά ως προς την τελική σύσταση της αποσπασμένης βαφής στην περίπτωση της ρεζεδάς, ενώ διατηρεί τον ανομοιογενή χαρακτήρα των δειγμάτων ριζαριού ως προς τη σχετική σύσταση των χρωμοφόρων ενώσεών του.Τέλος, η αναπτυχθείσα και βελτιστοποιημένη μέθοδος εφαρμόστηκε σε δείγματα ιστορικών υφασμάτων βυζαντινής και μεταβυζαντινής περιόδους και αξιολογήθηκε σε σχέση και με προγενέστερες μεθόδους που έχουν προταθεί και χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν.