用成像质谱法测定考古纺织品中的天然染料

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我们的祖先经常使用动物和植物来源的有机染料来制造具有多色装饰图案的纺织品,并且染料分析揭示古代文化如何使用这些天然着色剂。质谱法可以表征来自这些纺织品的古代着色剂,但是它与分离技术(例如液相色谱法)的组合需要破坏图案以从织物中提取有机染料。在这项研究中,我们在彩色图案纺织品上应用质谱成像(MS成像),以显示靛蓝型和蒽醌型染料的空间分布。我们评估了基质辅助激光解吸/电离飞行时间(MALDI-TOF)-MS成像的不同样品制备技术,例如 在TLC(薄层色谱)铝板上生产印记,并在Technovit7100中嵌入材料以生产薄切片。我们的协议使得直接在Technovit7100中嵌入的具有2000多年历史的历史纺织品上检测靛蓝型染料。这是首次应用MALDI-TOF-MS成像技术在考古遗迹上绘制不同的有机染料。


天然染料几乎在所有文化中使用,几乎在所有时期,在许多日常用品中使用,包括食品,化妆品和装饰。他们在考古样本中的存在提供了关于过去生活方式的重要信息。例如,许多古老的文化,如古代秘鲁文化,使用几种类型的天然有机染料,如靛蓝和胭脂红酸,在其纺织品中创造高度复杂的装饰图案,揭示了提取和提取各种技能的知识。处理来自植物和动物的天然染料

为了表征历史纺织品样品中的天然着色剂,使用通常的(U)HPLC-DAD [(超)高效液相色谱 - 二极管阵列检测]成功地对纺织片段或少量纤维进行了染料分析,(U)HPLC-ESI -MS / MS [(U)HPLC -电喷雾离子化串联质谱法)或HPLC-APCI-MS / MS(HPLC -大气压化学电离串联质谱法)与纺织材料的先前萃取合并的实际上,MS是表征古代着色剂的优秀工具,并且结合不同的分离技术可以灵敏,有选择地测定着色组分和降解产物。在这种情况下,通常通过应用LC 实现高分离效率另外,GC-(气相色谱法)的利用率和CE-MS(毛细管电泳)已经进行了描述。

然而,这些分析技术需要破坏图案以从织物中提取有机染料,因此它们不能提供关于具有复杂图案的多色纺织品中着色剂分布的信息。

在另一方面,MS成像已演变为一个有价值的技术来本地化固体样品的有机分子,如人或动物组织,植物材料,以及类似的绘画历史对象的分布与涉及肽,蛋白质,脂质和碳水化合物的MS成像的大量出版物相比,对复杂样品中着色剂成像的研究相当罕见。但是,有一些例子是已知的。例如,在法医学领域,MS Imaging应用于研究纺织纤维等痕迹证据,其中使用TOF-SIMS(飞行时间二次离子质谱法)将合成染料映射在单根尼龙纤维和单根醋酸纤维纱线中。 )或IR-MALDESI(红外基质辅助激光解吸电喷雾电离)

(MA)LDI-TOF-MS是一种较软的离子化方法用TOF-SIMS进行比较,因此公知的可靠的方法,用于考古感兴趣的复杂的多组分固体样品中的天然染料和颜料的识别,并成功地应用于天然染料的单个纺织纤维的表面上的直接分析然而,在纺织织物上的MALDI-TOF-MS成像实验尚未在文献中描述。

直接质谱法如DART-(实时直接分析)和流量探头-ESI-MS也已知用于天然染料的分析上历史性纺织品然而,这些技术的空间分辨率(从630微米至毫米范围内)是不够的可视化与纱线多色纺织品,其通常具有的直径小于1毫米的染料分布。相比之下,大多数商用MALDI-TOF-MS仪器通常可实现20μm的横向分辨率,并且成像源的特殊修改与适当的样品制备和数据处理相结合,甚至可实现<10μm的横向分辨率

在这里,我们报告了样品制备技术的优化,通常应用于动物和植物组织的研究,以通过MALDI-TOF-MS成像研究考古遗骸。在这种背景下,挑战在于处理纺织面料的地形效应。此外,首次应用MALDI-TOF-MS成像技术对用靛蓝型和蒽醌型染料染色的多色近期和历史纺织品进行了研究。


图2

a)用蓝色经线和红色纬线加长平纹编织。b)延伸平纹编织物印刷到TLC板表面上的光学图像。c)沿红色纬线切割和Technovit7100嵌入式织物部分的光学图像。d)具有蓝色和红色区域的织物部分的放大(明视场显微镜)。


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