UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PARMA
DIPARTIMENTO DI FISICA E SCIENZE DELLA TERRA
“MACEDONIO MELLONI”
Corso di laurea magistrale in
Scienze per la Conservazione e il Restauro
L’uso del natrun nell’imbalsamazione nell’Antico Egitto.
Uno studio sperimentale sulla pelle del maiale
(Sus Scrofa Domesticus)
Relatore:
Prof. Maria Grazia Bridelli
Correlatori:
Prof. Giancarlo Salviati
Prof. Danilo Bersani
Tesi di Laurea di:
Elena Ginevra Foresti
Anno Accademico 2012-2013
Indice
Introduzione …………………………………………………………………………………………………………………… 6
Capitolo 1: L’arte della mummificazione
1.1 Terminologia “confusa”……………………………………………………………………………………... 10
1.2 Post mortem …………………………………………………………………………………………………………. 11
1.3 Le condizioni ambientali ………………………………………………………………………………….. 13
1.4 Nascita ed evoluzione della tecnica ………………………………………………………………. 14
1.5 Le fonti antiche ………………………………………………………………………………………………….. 19
1.6 I procedimenti d’imbalsamazione ……………………………………………………………….... 21
1.7 Rituali, amuleti e credenze …………………………………………………………………………….. 24
1.8 Gli imbalsamanti ………………………………………………………………………………………………. 26
Capitolo 2: Il natrun
2.1 Fonti dirette ………………………………………………………………………………………………………… 29
2.2 I molteplici impieghi ………………………………………………………………………………………… 30
2.3 In natura ………………………………………………………………………………………………………………. 31
2.4 Tesi contrapposte sulla sua modalità d’impiego nell’imbalsamazione.. 34
Capitolo 3: Anatomia comparata
3.1 Caratteristiche generali della cute ………………………………………………………………… 36
3.2 Tegumento esterno del maiale ……………………………………………………………………… 37
3.3 Anatomia della cute umana ……………………………………………………………………………. 41
3.4 In sintesi, affinità e differenze …………………………………………………………………….… 47
Capitolo 4: Le macromolecole costituenti della pelle
4.1 Le proteine ………………………………………………………………………………………………………….. 49
4.2 Il collagene ……………………………………………………………………………………..………………….. 54
4.3 I lipidi ………………………………………………………………………………………………………………….. 58
Capitolo 5: Le tecniche analitiche
5.1 Spettroscopia infrarossa (FT-IR) in trasmissione ed in riflessione ……… 60
5.2 Identificazione delle bande IR delle proteine …………………………………………… 68
5.3 Determinazione della struttura secondaria di una proteina da uno
spettro IR …………………………………………………………………………………………………………… 70
5.4 Identificazione delle bande IR dei lipidi …………………………………………………….. 72
5.5 Strumentazione impiegata per le analisi FT-IR in trasmissione ed in
riflessione ……………………………………………………………………………………………………………. 73
5.6 Microscopia elettronica a scansione (SEM) ………………………………………………. 73
5.7 Strumentazione usata per le analisi SEM ………………………………………………….. 80
5.8 Microspettroscopia Raman ……………………………………………………………………………. 80
5.9 Strumentazione usata per le analisi Raman ………………………………………..…… 84
Capitolo 6: Archeologia sperimentale
6.1 Produzione del natrun e sua analisi …..………………………………………………………… 85
6.2 Preparazione dei campioni di pelle di maiale per il trattamento con il
natrun ………………………………………………………………………………………………………………..… 93
6.3 Procedura seguita post trattamento …………………………………………………………… 95
6.4 Preparazione dei campioni per le analisi ………………………………………………….. 97
6.5 Le mummie della Collezione Marro …………………………………………………………… 99
Capitolo 7: Risultati e discussione
Analisi FT-IR
7.1 Confronto tra la pelle umana e la pelle suina …………………………………………… 101
7.2 Analisi generale degli spettri a confronto ………………………………………………… 107
7.3 Analisi della regione della banda OH stretching …………………………………….. 114
7.4 Analisi della regione della banda Amide A ………………..……………………………. 123
7.5 Analisi delle bande Amide I e II ………………………………………………………………….. 127
7.6 Considerazioni su i lipidi ………………………………………………………………………………. 133
7.7 Le tracce lasciate dal natrun nei campioni di pelle suina …………………… 135
Analisi SEM
7.8 Immagini in catodoluminescenza e in secondari …………………………………… 138
7.9 Analisi semi-quantitativa del sale nel tessuto cutaneo suino ………………. 141
Analisi Raman
7.10 Ricerca del natrun all’interno del tessuto cutaneo suino …………………… 144
Le mummie egizie
7.11 La presenza del sale nel tessuto mummificato ………………………………………. 148
7.12 Natrun secco o in soluzione? Valutazione circa la metodologia
d’imbalsamazione ……………………………………………………………………………………………………. 154
Conclusioni …………………………………………………………………………………………………………………. 156
Appendice 1 ………………………………………………………………………………………………………………… 158
Appendice 2 ……………………………………………………………………………………………………………….. 160
Appendice 3 ……………………………………………………………………………………………………………….. 162
Appendice 4 ……………………………………………………………………………………………………………….. 163
Bibliografia ………………………………………………………………………………………………………………….. 165
Ringraziamenti
”Il sangue ti appartiene, Iside;
gli incantesimi ti appartengono, Iside;
la magia ti appartiene, Iside:
essi sono l’amuleto che protegge questo Grande,
respingendo chi vorrebbe nuocergli.”
Libro dei Morti, formula 156
Introduzione
I resti umani antichi rappresentano una ricchezza insostituibile per la conoscenza
paleoetnoantropologica e scientifica degli studi concernenti l’Uomo. Sono in effetti un
archivio di dati biologici in grado di fornire informazioni sulle caratteristiche genetiche
delle popolazioni del passato, sulle loro condizioni di salute, sui meccanismi di
adattamento alle condizioni ambientali, sulle loro abitudini alimentari e, più in generale,
sul loro stile di vita. Per queste ragioni, il Decreto Legislativo 22 gennaio 2004, n. 42 del
Codice dei Beni Culturali e del Paesaggio ha considerato e reso, a tutti gli effetti, le
collezioni di interesse etnoantropologico, “Beni Culturali”. Il documento contiene
indicazioni specifiche su temi di legislazione, gestione, ricerca, fruizione e salvaguardia
delle raccolte e costituisce, quindi, un autorevole strumento atto alla tutela e alla
valorizzazione dei reperti antropologici, nell'ambito delle attività di gestione dell'archivio
antropologico e delle attività volte alla conservazione.
Tra le collezioni antropologiche, quelle di mummie si distinguono per la peculiarità
delle informazioni che si possono ricavare. Con il termine mummia si intende un corpo,
umano o animale, che conserva i tessuti molli e gli organi interni per centinaia o migliaia
di anni dopo la morte, grazie a processi spontanei oppure indotti, volti ad arrestare il
processo di decomposizione. I procedimenti attuati dagli Antichi Egizi per questa pratica
non sono ancora del tutto noti. Essi sono da ricollegare alla sfera religiosa e al culto dei
morti: infatti, convinti dell’immortalità dell’anima, gli Antichi Egizi credevano che non si
potesse vivere serenamente nell’oltretomba se il corpo non si fosse mantenuto integro. Per
questa ragione le complesse tecniche d’imbalsamazione assumo un’importanza fondamentale nella cultura Egizia. Numerosi gli scienziati e gli umanisti che hanno dedicato la vita a
studiare questa serie di complessi e meticolosi passaggi che preservano i corpi.
Questo progetto di tesi si inserisce all’interno di un contesto di ricerca più ampio e
tuttora in corso che prevede la collaborazione tra l’Ateneo di Parma, l’Università di York e
l’Università degli Studi di Torino. Questo lavoro si propone di indagare le prime e decisive
fasi della tecnica d’imbalsamazione dei corpi praticata dagli Antichi Egizi, attraverso
l’utilizzo delle medesime sostanze naturali da loro adoperate.
Lo studio si è articolato secondo successivi punti.
Dapprima, attraverso le fonti, ci siamo documentati circa la natura delle sostanze
impiegate nel processo d’imbalsamazione e abbiamo così riprodotto in laboratorio
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l’elemento fondamentale che consentiva la disidratazione del corpo, cioè il natrun, una
miscela polifasica di sali di sodio.
Successivamente, seguendo le diverse scuole di pensiero, abbiamo trattato con suddetto
materiale i campioni ricavati da pelle suina, dopo aver verificato la compatibilità tra i
tessuti umano ed animale. L’esperimento ha previsto l’applicazione di due metodologie
differenti di trattamento: la prima, che consiste nella ricopertura del tessuto con sale
secco, è da sempre considerata dagli egittologi come l’unico metodo possibile di
trattamento del corpo di cui si avvalevano gli Antichi Egizi; la seconda, secondo la quale il
tessuto è stato immerso in soluzione salina satura, è basata sull’ipotesi formulata dai
collaboratori di York, secondo i quali, all’epoca del massimo splendore tecnologico della
tecnica di imbalsamazione (XVIII dinastia), la disidratazione dei corpi doveva essere
eseguita secondo questa procedura, immergendo i corpi in apposite vasche contenenti la
soluzione satura di natrun.
Sono seguite le analisi con le strumentazioni per individuare e studiare le alterazioni
subite dalle macromolecole costituenti la pelle.
In ultimo, si è proceduto con il confronto tra alcuni campioni di pelle di mummie Egizie
(Collezione Marro, Museo di Antropologia ed Etnografia dell’Università degli Studi di
Torino), ed i nostri campioni, al fine di individuare sia la presenza del sale, sia valutare le
due ipotesi di trattamento considerate, in base alle modificazioni strutturali dei tessuti
cutanei.
Per affrontare questo studio sperimentale abbiamo optato per l’utilizzo di tre diverse
tecniche d’indagine che potessero integrarsi l’una l’altra. Le tecnica principale è stata la
spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier, le altre, a completare la ricerca, sono
state la microscopia elettronica a scansione e la spettroscopia Raman.
La presente tesi è stata organizzata in sette capitoli, ultimando con le conclusioni.
Il capitolo 1, “L’arte della mummificazione nell’Antico Egitto”, vuole essere una ricerca
nelle fonti, antiche ed attuali, della tecnica impiegata per la pratica d’imbalsamazione.
Il capitolo 2, “Il natrun”, considera la principale sostanza naturale sfruttata dagli Antichi
Egizi per la disidratazione dei corpi.
Il capitolo 3, “Anatomia comparata”, mette a confronto le caratteristiche morfologiche e
strutturali dei tessuti cutanei umano e suino, al fine di giustificare la validità della scelta
dei campioni utilizzati per condurre l’esperimento.
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Il capitolo 4, “Le macromolecole costituenti della pelle”, è una rassegna delle proprietà
strutturali delle macromolecole proprie del tessuto cutaneo.
Il capitolo 5, “Le tecniche analitiche”, descrive le tecniche diagnostiche utilizzate per le
analisi.
Il capitolo 6, “Archeologia sperimentale”, illustra le fasi di preparazione dei materiali
che sono state seguite durante il lavoro: la produzione del natrun, il trattamento cui sono
stati sottoposti i campioni di pelle suina, la preparazione dei campioni per procedere con
le analisi e la descrizione dei campioni di pelle di mummia esaminati.
Il capitolo 7, “Risultati e discussione” presenta i risultati ottenuti con le diverse tecniche
e la loro presentazione.
Conclusioni.
Comprendere pienamente l’importanza di quali modificazioni subiscono le macromolecole
presenti nel corpo umano, sottoposto ad un trattamento volto alla sua conservazione,
permette di ricostruire parte della tecnica e delle conoscenze appartenute ad un popolo
che, da sempre, ha suscitato un particolare fascino. Lo studio, attraverso le analisi
scientifiche effettuate, delle tracce lasciate dalle sostanze naturali impiegate e la
decifrazione dell’alterazione delle proteine, che rispetto al DNA si degradano molto meno
rapidamente, dà modo alla scienza di dare un contributo significativo alle discipline
archeologiche ed umanistiche che si propongono di perpetuare la conoscenza storica.
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“La tua Anima è in Cielo, il tuo corpo,
sotterrato, giace inerte e che il tuo corpo,
imbalsamato e intatto,
rimanga preservato per l’Eternità”
Libro dei Morti, capitolo 169
Capitolo 1: L’arte della mummificazione nell’Antico Egitto
Pensando alle mummie, la prima immagine che viene in mente è quella di una mummia
reale egizia. In realtà si hanno numerose testimonianze che attestano che diversi popoli,
come gli Inca per nominarne uno, erano soliti conservare il corpo dei propri antenati;
questo processo avveniva per lo più grazie alle favorevoli condizioni ambientali (ad
esempio le temperature rigide sulle Ande oppure il caldo estremamente secco nelle zone
desertiche), ma solamente per la cultura Egizia si può parlare di “Arte della
mummificazione” poiché essa veniva effettuata con metodi artificiali che hanno raggiunto
un livello di perfezione assoluto che rende ancora oggi possibile ammirare le fattezze e i
lineamenti dei volti di questi individui giunti a noi da un passato remoto.
1.1 Terminologia “confusa”
È necessaria una precisazione a livello terminologico, distinguendo tra le parole
mummificazione ed imbalsamazione.
La parola mummificazione ha origine dal persiano mum che passò poi al greco bizantino,
al romano e al latino medievale mumia e all’arabo mumiyya. Il vocabolo mum, il cui
significato è cera, indicava un tipo di bitume estratto in Persia (attuale Iran) e
precisamente dalla “Mummy Mountain”, una montagna nota per le sue colate di materiale
nero bituminoso che si credeva avesse proprietà medicinali; furono alcuni viaggiatori
greci, arrivati in Egitto in epoca tarda, che definirono i corpi mummificati degli Antichi
Egizi “mummie” in virtù della somiglianza del colore con il catrame proveniente da quel
luogo e che, per questo, si pensò essere impiegato nella pratica d’incorruttibilità dei
cadaveri [1, 2]. La mummificazione è però un fenomeno naturale che impedisce al corpo
di decomporsi.
Il termine imbalsamazione proviene dal greco bàlsamom, balsamo, ma è di origine
semitica da interpretare con l’ebraico vanal-sciam-in, olio profumato [a]. Con questo
termine si indicano i processi chimici e l’impiego di composti che impediscono la
putrefazione di un corpo. L’imbalsamazione ha dunque le stesse finalità della
mummificazione, ma è ottenuta attraverso la manipolazione del cadavere con l’impiego di
sostanze chimiche ed una procedura ben definita.
Il termine mummia è pertanto usato impropriamente ed indistintamente per indicare sia
corpi mummificati sia corpi imbalsamati, ma questa differenza era ben nota agli Antichi
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Egizi. Nell’antica lingua egizia abbiamo una distinzione linguistica nella definizione di
corpo morto che era chiamato Khat ed il cadavere imbalsamato e bendato, detto Ui [1].
Il culto della morte, per gli Egizi, era molto importante. Ogni persona dentro di sé
pensava di racchiudere tre aspetti spirituali: il ka era la “forza vitale” dell’individuo che
veniva rappresentata, sulle pareti della tomba o nel sarcofago, come la copia esatta
dell’uomo che gli si affiancava nelle immagini; esso si realizzava solo dopo la morte
garantendo la vita eterna, ma perché ciò avvenisse era indispensabile l’integrità del corpo.
Il ba rappresentava una forza totalmente legata all’individuo (era l’insieme di energie
fisiche e psichiche); veniva rappresentata come un piccolo uccello con la testa umana che
non sopravviveva senza la presenza del corpo del defunto. L’akh era un principio solare,
l’energia divina proveniente dalla creazione e infusa nell’uomo; garantiva la stabilità di
tutto ciò che era stato creato. Alla morte, saliva in cielo andando a far parte degli akhu, i
“luminosi”, i defunti meritevoli che avevano raggiunto questo stato tramite la
trasfigurazione all’interno della tomba [6].
Irrinunciabile era anche il nome del defunto che veniva scritto sulle pareti della tomba,
sulla fornitura funeraria e sulla stele all’interno della cappella di culto. La distruzione del
corpo e/o la cancellazione del nome compromettevano irreparabilmente la sopravvivenza
del defunto nell’oltretomba.
Pesatura del cuore svolta in presenza del defunto sotto il controllo del dio Thot e delle
due dee della giustizia, Louvre, Parigi.
1.2 Post mortem
Pochi minuti dopo il decesso inizia una serie di eventi legati alle modificazioni enzimatiche che occorrono all’interno delle cellule stesse. Si possono identificare le seguenti fasi:
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Algor mortis: la temperatura corporea diminuisce progressivamente fino al
raggiungimento della temperatura ambiente. Nelle prime 3-4 ore la temperatura si
abbassa di 0,5°C/ora poiché prosegue la produzione di calore derivata dall’attività
cellulare residua. Nelle successive 10 ore si abbassa di 1°C/ora. Oltre questo tempo
l’abbassamento si riduce progressivamente a 0,75°C/ora, 0,5°C/ora e 0,33°C/ora
per 12 ore fino alla temperatura ambiente. L’algor mortis risente dell’età del
soggetto, della sua massa grassa e della sua vestizione, oltre alla temperatura,
all’umidità e alla ventilazione dell’ambiente;
Livor mortis: è una fase caratterizzata dal ristagno e dall’accumulo di sangue nei
vasi periferici (ipòstasi) a causa della cessazione della circolazione sanguigna. Inizia
dopo 2 ore dal decesso e perdura fino a 8-12 ore;
Rigor mortis: fase in cui il cadavere appare via via sempre più irrigidito a causa
dell’arresto post mortem della produzione di ATP, composto che fornisce l’energia
per la contrazione muscolare. La sua scomparsa favorisce l’ingresso di calcio nelle
cellule favorendone la contrazione. Il rigor mortis interessa prima la mandibola (23 ore dopo la morte), si estende ai muscoli superiori e poi a quelli degli arti
inferiori, completandosi in circa 12 ore. L’irrigidimento si mantiene per 36-48 ore
e successivamente, con la comparsa dei primi fenomeni autolitici, riprende la
flaccidità del cadavere e anche le articolazioni ritornano mobili.
Così il corpo inizia a decomporsi. Dapprima si ha l’autolisi che consiste nell’autodistruzione dei tessuti molli ad opera sia di batteri ed enzimi provenienti dall’ambiente
circostante (funghi e/o microrganismi), sia di batteri ed enzimi proteolitici intracellulari
che si liberano dopo la morte delle cellule stesse che degradano le proteine, i grassi e i
carboidrati costituenti i tessuti. Nel 1951 Van Harren dà un’indicazione della composizione
approssimativa del nostro corpo, che risulta essere formato da: 64% acqua, 20% proteine,
10% grassi, 1% carboidrati e 5% minerali. Il processo autolitico, che è condizionato dalla
temperatura, inizia generalmente 48-72 ore dopo la morte.
Successivamente si ha l’autodigestione che avviene ad opera di fermenti proteolitici dei
succhi gastrici (gastrico, pancreatico e duodenale). I microrganismi presenti nell’intestino
(flora batterica gastrointestinale, ad esempio Clostridium) e nel tratto respiratorio (di
origine esogena) invadono i tessuti corporei. Gli organismi aerobi esauriscono l’ossigeno
disponibile nei tessuti, favorendo lo sviluppo dei batteri anaerobi. Ovviamente un
ambiente ricco di ossigeno favorisce la decomposizione. I batteri interni si diffondono in
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tutto il corpo provocando la formazione di gas (acido solfidrico, metano, ammoniaca,
anidride carbonica, ecc.) che rigonfiano il cadavere e che vengono rilasciati in un secondo
momento per via rettale. Talvolta possono portare alla distruzione dei visceri e alla
lacerazione della pelle. Da 4 a 10 giorni dopo la morte, le componenti aminoacidiche delle
fibre muscolari vengono attaccate dai batteri e trasformate in composti diaminici tipici
della decomposizione: la putrescina e la cadaverina. La velocità del processo dipende dalla
temperatura. A seguito della putrefazione, il processo di decomposizione continua con la
liquefazione e la disintegrazione, lasciando i resti scheletrici articolati ai legamenti. La
scheletrizzazione continua con l’alterazione dei tessuti più resistenti, quali cartilagini, ossa
e denti, fino a quando rimane solo la componente inorganica. Focalizzeremo successivamente la nostra attenzione sui componenti costituenti il tessuto che interessano
maggiormente lo studio [3, 4].
1.3. Le condizioni ambientali
La temperatura gioca un ruolo determinante nel processo di mummificazione: in
condizioni di gelo o, al contrario, di temperature torride si verifica l’arresto del processo
di putrescenza e l’inizio della mummificazione del corpo. Nella prima condizione si ha
mummificazione per congelamento, nella seconda, dove abbiamo un clima secco, privo
d’umidità, ventilato ed alte temperature, si ha la disidratazione del corpo che, provocando
la perdita dell’acqua, ne impedisce la putrefazione. La disidratazione deve avvenire in
tempi rapidi. La mummificazione naturale si realizza a partire dal 10° al 30° giorno del
decesso ed impiega da 2 a 18 mesi per l’essiccamento completo. Il cadavere perde tutta
l’acqua ed il suo peso si riduce da un minimo di metà ad un massimo di tre quarti; il
corpo s’irrigidisce e la pelle assume l’aspetto del cuoio.
Ci sono poi altri ambienti naturali molto particolari che possono provocare la
mummificazione dei corpi, ad esempio le paludi della Florida dove i bod bodies risalgono
a 7000 anni fa, oppure le torbiere dell’Europa centro-settentrionale con corpi risalenti a
3000-2000 anni fa [3], ma queste tipologie di mummia non verranno considerate in
questa sede. Considereremo invece le mummie egizie del periodo predinastico e dinastico.
Il deserto egiziano ha un clima caldo e secco. Le temperature in estate raggiungono
molto facilmente i 43-45°C, con punte oltre 50°C; le precipitazioni sono molto scarse per
non dire assenti, soprattutto nella zona interna sahariana [b].
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1.4 Nascita ed evoluzione della tecnica
Le popolazioni preistoriche della Valle del Nilo seppellivano i propri morti in fosse ovali
poco profonde, scavate nella sabbia. Il cadavere veniva steso rannicchiato sul fianco
sinistro, con la testa rivolta verso sud ed il volto verso ovest, in direzione del sole calante.
Sul corpo nudo erano disposte pelli di animali o stuoie ed il corredo funerario era
perlopiù costituito da vasellame da mensa e da armi per la caccia. La fossa, alle volte, era
segnalata da un tumulo o da una fila di pietre. Il diretto contatto con la sabbia rovente
provocava istantaneamente un fenomeno di disidratazione dando luogo alla mummificazione del corpo.
Fu casuale, probabilmente, il ritrovamento di questi corpi da parte degli Egizi dell’età
Tinita (I e II dinastia, 3150 – 2925 a.C.) [1]. Le informazioni riguardanti le abitudini
quotidiane degli Egizi scarseggiano e le informazioni più cospicue sono fornite dagli studi
sulle necropoli delle comunità predinastiche collegate agli insediamenti. Le “città dei
morti” erano collocate lontano dagli abitati al limitare delle aree desertiche: le ipotesi a tal
proposito formulate più accreditate affermano che si optasse per luoghi lontani dai terreni
fertili adibiti alle coltivazioni e che fossero lì ubicate per preservarle dalle frequenti
esondazioni del Nilo.
Mummia di epoca predinastica con corredo funebre, British Museum, Londra.
Il modello di inumazione prevalente per tutto il periodo predinastico prevedeva fosse
ovali, alcune delle quali ricoperte con stuoie sostenute da pioli; le pareti venivano
rinforzate con mattoni crudi se il terreno non era abbastanza solido. Le sepolture di ElAmrah e Gebelein del periodo di Naqada, che va dal 3900 al 3100 a.C., hanno rivelato una
prima possibile manipolazione del cadavere che veniva inizialmente deposto nella sabbia
fino al termine del ciclo naturale di mummificazione, estratto da questa, privato degli
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eventuali residui organici, disarticolato e poi inumato definitivamente. La disarticolazione
e la seguente risepoltura viene citata nei Testi delle Piramidi e nel Libro dei Morti ed è da
ricondurre all’espressione “mettere insieme le ossa”, che si rifà probabilmente al mito di
Osiride a cui si fa risalire la nascita del rituale [1]. È Plutarco, nel De Iside et Osiride, a
fornirci distesamente il mito per svelare la sostanziale concordanza tra la dottrina sacra
delle divinità venerate dagli Egizi e il mito degli Dei che dimorano nell’Olimpo: Osiride,
dio dei morti, fu ucciso a tradimento da fratello Seth ed il suo corpo fu smembrato in 14
pezzi che vennero sparsi in tutto l’Egitto. Iside, sua sposa e sorella, trovò i pezzi eccetto il
membro, li ricompose e ne diede sepoltura a File o ad Abido. Così Osiride resuscitò,
comparve ad Horo, suo figlio, per addestrarlo alla lotta contro Seth, il quale fu vinto dal
giovane Dio. Osiride, Iside ed Horo formano la triade sacra, in cui Osiride è l’origine, il
principio generativo, Iside l’elemento ricettivo in grado di generare la vita ed Horo il
prodotto della loro unione [5].
La speranza di vita ultraterrena e il miglior modo possibile di accedervi dettero inizio
all’elaborazione delle pratiche funerarie a partire dagli inizi del periodo storico.
I primi tentativi vedevano l’avvolgimento della salma in bende di lino, la testa coperta da
un cesto affinché la sabbia non entrasse dagli orifizi e, sotto di essa, la disposizione di un
cuscino. Per il sovrano e i dignitari si costruivano delle cappelle chiamate mastaba (nella
figura di seguito riportata), a più camere su due livelli: nelle stanze più in superficie
venivano deposti vasellame, mobilio funerario e varie offerte e nella camera in profondità,
in un pozzo, giaceva il corpo del defunto [7].
Rappresentazione schematica di una mastaba
Le tombe più modeste, invece, erano costituite da casse in legno e le fosse venivano
scavate in profondità nel suolo [6].
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La tipologia delle sepolture iniziava quindi a diversificarsi a seconda dello status sociale
del defunto, ma il cadavere, che non era più a contatto diretto con la sabbia, si
decomponeva. Si dovette ricorrere a sistemi artificiali per garantire l’integrità dei corpi,
dunque si procedette con l’eviscerazione e la disidratazione dei tessuti. Inizialmente le
tecniche erano rudimentali e certamente non furono pochi gli insuccessi.
Le prime tracce certe d’imbalsamazione sono state rinvenute nel 1925 a Giza da G. A.
Reisner nella tomba della regina Hetepheres, madre del re Cheope. Era una sepoltura
reale della IV dinastia (2625 - 2510 a.C.): un sarcofago in pietra, sigillato, con all’interno
quattro vasi canopi contenenti i visceri imbalsamati immersi in una soluzione di natrun
(si veda paragrafo 3.2). Questa fu la prima attestazione dell’utilizzo del natrun in
soluzione [7, 8].
Nell’epoca Tinita (I e II dinastia, 3150 – 2925 a.C.) e nell’Antico Regno (dalla III alla VI
dinastia, 2700 – 2181 a.C.) l’imbalsamazione era riservata al sovrano e alla sua famiglia,
per gli altri si procedeva con la fasciatura in bende di lino ricoperte da uno strato di
gesso sul quale si dipingeva l’immagine del defunto con particolare attenzione al viso ed
agli organi genitali. Il colore più frequente era il verde che simboleggiava rigenerazione,
rinascita. I sarcofagi in legno e di forma quadrata comparvero nella seconda dinastia. La
postura rannicchiata venne abbandonata nel corso della III dinastia, ad eccezione delle
classi più povere, a favore della posizione distesa con gli arti bendati separatamente: le
braccia lungo i fianchi ed il corpo adagiato sul fianco sinistro con il capo rivolto ad
oriente, verso il sole nascente. Il sarcofago assumeva dunque forma rettangolare; il ceto
più ricco disponeva di materiali resistenti, quali il calcare ed il granito. In assenza
dell’eviscerazione, però, il processo di decomposizione non si arrestava.
Nel Medio Regno (2060 – 1786 a.C.) è attestata in tutti i casi la rimozione degli organi
interni con loro deposizione all’interno di quattro vasi canopi, i “Figli di Horo”, identici tra
loro e chiusi da un coperchio a forma di testa umana.
Nelle figure alcuni esempi di vasi con coperchio antropomorfo conservati al Museo del Cairo, Egitto.
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All’interno dei sarcofagi rettangolari si iscrivevano testi funerari. A partire da quest’epoca
la testa e le spalle del defunto venivano protette da una maschera (realizzata in oro per i
sovrani) che ne riproduceva le fattezze. Il materiale tradizionale era il cartonnage, un
materiale composto da strati di lino o di papiro pressati e rinforzati con gesso o resina.
Nel Secondo Periodo Intermedio (dalla XIII alla XVII dinastia, 1786 – 1552 a.C.) si diffuse
un sarcofago particolare detto rishi in cui il corpo del defunto era decorato con piume. I
dignitari e i componenti della famiglia reale venivano chiusi in una serie di sarcofagi, uno
dentro l’altro, come una matriosca. Fu un periodo caratterizzato dall’invasione hyksos
(termine derivato dall’egiziano heqa kasut, “principi dei territori stranieri”), popoli
presumibilmente di origine asiatica, che rappresentò la più grave occupazione del
territorio egiziano e che provocò un generale impoverimento economico che si rifletté
sulla tecnica dell’imbalsamazione, la quale subì un arresto [7].
Con l’ultimo re tebano della XVII dinastia, Amosis, e fondatore della XVIII dinastia, ci fu
continuità tra le due dinastie e si ebbe un progressivo rafforzamento della casata
regnante. È di questo periodo la nascita dei sarcofagi antropomorfi (neb-ankh ovvero
“Signore della Vita”) che avevano l’intento di comparare il defunto ad Osiride. I sovrani
venivano sepolti in tre bare (di cui la più interna in oro massiccio), chiuse in un grande
sarcofago di pietra; a sua volta esso era chiuso in quattro o cinque sacrari in legno dorato,
ricoperti da immagini e testi sacri. Con il Nuovo Regno (1552 – 1069 a.C.) l’arte
dell’imbalsamazione raggiunse un altissimo livello di raffinatezza. Venne introdotta
l’ablazione del cervello ed i visceri imbalsamati (polmoni, stomaco, fegato ed intestino)
erano posti nei vasi canopi che subirono un mutamento estetico in funzione del loro
concetto teologico: il vaso con coperchio antropomorfo, rappresentante Imseti, custodiva il
fegato; Hapi, il babbuino, conteneva i polmoni; Qebehsenuf, il falco, racchiudeva
l’intestino; Duamutef, lo sciacallo, proteggeva lo stomaco. Il cuore veniva lasciato al
proprio posto in quanto sede del pensiero e delle emozioni. Il bendaggio della salma era
estremamente puntuale, fasciando tutte le parti singolarmente (dita incluse).
Nel Terzo Periodo Intermedio, dalla XXI dinastia (1069 – 656 a.C.), le iscrizioni sui
sarcofagi lasciarono spazio alle immagini, dando luogo a bare policrome. La pietra
scomparve e si tornò all’uso del legno; anche l’uso dei vasi fu abbandonato e le interiora
venivano riposte all’interno del corpo (i vasi continuarono a far parte del corredo). Fu
l’apice: il lavoro minuzioso includeva il posizionamento nelle cavità oculari di occhi
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artificiali ottenuti da involti di stoffa dipinti o tramite piccole pietre bianche nelle quali
venivano incastonate pietre più piccole nere.
A sinistra un sarcofago di Butehamon in legno decorato con immagini e testi sacri appartenente alla XXI
dinastia, terzo periodo intermedio (990-970 a.C.), proveniente da Tebe, TT291, in seguito Collezione
Drovetti, 1824, ora alla Fondazione delle Antichità Egizie di Torino. A destra i vasi canopi delle collezione
della Fobdazione delle Antichità Egizie di Torino. Sotto sono riportate due fotografie con le dita delle mani
e dei piedi del re Ramesse II, mummia conservata al Museo Egizio del Cairo.
Verso la fine del Terzo Periodo Intermedio e durante la Bassa Epoca (672 – 332
a.C.), che corrispondono all’inizio del declino della civiltà egizia, ricomparvero sia i
sarcofagi in pietra sia l’utilizzo dei vasi canopi; sul coperchio della bara veniva raffigurato
il defunto con la testa sproporzionatamente grande rispetto al resto del corpo; erano
questi molteplici tentativi d’impreziosire l’artificio, ma la tecnica dell’imbalsamazione, in
realtà, si era impoverita molto.
Durante il Periodo Tolemaico (332- 30 a.C.) i corpi venivano spalmati con una sostanza
nera bituminosa che irrigidiva e appesantiva le salme di cui, sotto le bende, rimaneva
solamente lo scheletro.
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Con l’avvento del Cristianesimo i Copti abbandonarono definitivamente la pratica
d’imbalsamazione, anche se i più tradizionalisti perpetuarono la tecnica fino a quando
l’imperatore Teodosio la vietò, nel 392 d.C. [1].
1.5 Le fonti antiche
Fonti egizie che riportino esattamente le diverse operazioni condotte nel processo
d’imbalsamazione non esistono. Per la ricostruzione di questa lunga e laboriosa procedura
ci si basa sia sui testi greci e latini realizzati secoli dopo, sia sulle iscrizioni lasciate dagli
Antichi Egizi sui sarcofagi, sulle pareti degli edifici sepolcrali e nei papiri.
Lo storico greco Erodoto di Alicarnasso (Alicarnasso, 484 a.C. – Thurii, 425 a.C.) nel
Libro II delle sue Storie descrive, con una certa precisione, le tre tipologie
d’imbalsamazione utilizzate a seconda delle disponibilità economiche della famiglia del
defunto, delineando tutti i passaggi.
“IL COMPIANTO FUNEBRE Ecco come compiono i lamenti funebri e le sepolture. Se muore loro
un qualche familiare di riguardo, tutte le donne della casa si ricoprono di fango la testa o anche
il viso; quindi, lasciato il morto in casa, si percuotono andando e venendo per la città con vesti
succinte e mostrano le mammelle, e vanno con loro tutte le donne del parentado. Gli uomini si
percuotono da un’altra parte, anch’essi con vesti succinte. Dopo aver fatto ciò, portano il corpo
alla mummificazione.” [85. 1, 2] “LA MUMMIFICAZIONE CANONICA Ci sono persone che
attendono proprio a quest’opera e possiedono quest’arte. quando si porta loro un cadavere,
mostrano a quelli che l’hanno portato modelli in legno di cadaveri, dipinti al naturale; dicono che
la forma d’imbalsamazione più accurata è quella di colui che in siffatta circostanza non è lecito
nominare: quindi ne mostrano una seconda inferiore e più modesta, poi una terza modestissima;
detto ciò, domandano loro come vogliono che sia preparato il cadavere. Gli altri, accordatisi sul
prezzo, se ne vanno. Quelli che restano nei laboratori procedono in tal modo alla
mummificazione più accurata: in primo luogo con un ferro ricurvo estraggono il cervello
attraverso le narici; parte lo estraggono così, parte versandovi farmaci. Quindi, tagliando lungo
l’addome con una pietra etiopica appuntita, ne tirano fuori tutti i visceri; li purificano e li
puliscono con vino di palma; li puliscono di nuovo con aromi tritati. Poi, riempito il ventre di
mirra pura tritata, di cassia e di latri aromi, escluso l’incenso, lo ricuciono. Fatto questo, lo
mettono a mummificare in un bagno di nitro, lasciandolo per settanta giorni: farlo mummificare
più di tanto non è possibile. Quando sono trascorsi i settanta giorni, lavano il cadavere e
avvolgono tutto il corpo con bende tagliate in un lenzuolo di bisso, spalmandole di gomma, che
gli egizi usano per lo più al posto della colla. I parenti allora lo ritirano, fanno fare un’immagine
in legno a forma di uomo e, fattala fare, vi rinchiudono il cadavere: dopo averlo chiuso così, lo
custodiscono in una camera sepolcrale, collocandolo dritto contro un muro.” [86. 1, 2, 3, 4, 5, 6,
7] “MUMMIFICAZIONI PIU’ MODESTE Così’ preparano i cadaveri nella maniera più suntuosa:
invece, per quanti desiderano la via di mezzo e rifuggono dal grande dispendio, li preparano
come sugue: dopo aver riempito i clisteri con olio ricavato dal ginepro, ne riempiono il ventre del
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cadavere, senza tagliarlo e senza togliere i visceri ma, introducendo l’olio dal sedere e impedendo
che il flusso torni indietro, mettono a mummificare il corpo per i giorni prescritti; l’ultimo
giorno fanno uscire dal ventre l’olio di ginepro che prima vi avevano introdotto. Quest’olio ha
una tale forza da portare fuori con sé i visceri e le interiora dissolte: il nitro a sua volta dissolve
le carni, e del cadavere lascia solo la pelle e le ossa; dopo aver fatto tutto ciò, il cadavere lo
consegnano così, e non se ne hanno più cura.” [87. 1, 2, 3] “Il terzo tipo di mummificazione è il
seguente, e con essa si preparano i meno abbienti. Puliti i visceri con del rafano, tengono il
cadavere a mummificare per i settanta giorni: quindi lo danno da portar via” [88.]
“ACCORGIMENTI NECESSARI Le donne e gli uomini eminenti, quando muoiono, non le danno
subito a mummificare, e neppure le donne che siano molto belle e di maggior conto; esse invece
sono consegnate ai mummificanti il terzo o il quarto giorno dalla morte. Fanno così per questo
motivo: affinché i mummificatori non si congiungano con le donne. Dicono infatti che uno fu
preso mentre si congiungeva con un cadavere di donna ancora fresco, e che a denunciarlo fu il
suo compagno di lavoro.” [89. 1, 2]
[9].
Diodoro Siculo (Agyrion, 90 a.C – 27 a.C.), nella sua Bibliotecha Historica, parla
anch’egli di tre tipologie d’imbalsamazione, descrivendo solo la più costosa, ma riportando
il prezzo di tutte e tre. In aggiunta al precedente scritto afferma che il mestiere dell’imbalsamatore veniva tramandato di padre in figlio e precisa che la linea d’incisione per
l’estrazione dei visceri era tracciata da uno scriba.
“Ma se alcuno ode le loro cerimonie intorno ai morti, non avrà meno ad ammirarne la
singolarità. Ove avvenga che presso loro alcuno muoia, tutti i parenti e gli amici, coi capelli
sparsi di polvere, mettonsi a vagare per la città, altamente piagnendo sino a tanto che il cadavere
non sia stato seppellito. E in questo intervallo di tempo si astengono dal bagno, dal vino, e da
ogni più lauto cibo; né mettonsi vesti alcun poco eleganti. Tre sorta di funerali usansi: vi sono i
suntuosissimi, i mediocri, gl’infimi. Ne’ i primi si spende un talento d’argento; ne’ i secondi venti
mine; e gli ultimi non costano che pochissimo. Coloro, che hanno la cura del funerale, esercitano
l’arte come fu loro tramandata da’ maggiori. Incominciano dal domandare a’ domestici del morto,
nell’atto che loro lo consegnano, come vogliano che gli si celebrino le esequie; e tosto che si sono
intorno a ciò ben intesi, danno il cadavere a’ ministri destinati a fare quanto secondo l’uso
occorre. Il primo di questi, che chiamano scriba, steso il cadavere in terra, segna quanto si debba
tagliare intorno al fianco destro del lato. Allora l’incisore viene, e con una pietra etiopica tagliato
quanta carne la legge prescrive, subito si mette a fuggire, e tutti quelli, che erano presenti, lo
inseguono gittandogli dietro sassi, e dicendogli improperj, come addosso a lui intendano di
rovesciare la colpa di un misfatto; essendo persuasione degli Egizj, che sia degno d’olio a
qualunque di un corpo della natura del proprio faccia violenza, o lo ferisca o in qualsivoglia
modo gli faccia del male. Al contrario trattano con ogni onore e rispetto colore che imbalsamano
i cadaveri; vivendo costoro famigliarmente co’ sacerdoti, e liberamente entrando nel sacrario,
essendo essi medesimi persone sacre. Tosto poi che questi imbalsamatori vengano all’opera, alla
quale sono chiamati, uno di essi introdotta pel foro già fatto fino ai precordj la mano, ne trae
fuori gli intestini tutti, eccetto il cuore, e i reni; e un altro nettato l’avo e, tutte le viscere, lava le
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une e le altre con vino di palma, e con acque aromatiche. Quindi per più di trenta giorni lo
tengono lavato e concio, prima con l’olio di cedro, e con le altre cose simili; poi con mirra e
cinamomo, ed altre materie proprie non solo a conservarlo lunghissimamente, ma eziandio a
tenerlo fragrantissimo; e così imbalsamato lo restituiscono ai parenti con tanta integrità di tutte
le membra, che si veggono perfino i peli delle palpebre e de’ i sopraccigli; e così resta senza
mutazione veruna tutta la fisionomia, che perfettamente vi si riconosce l’effigie della forma
primiera. E quindi molti degli Egizj nelle magnifiche cappelle di famiglia conservano i cadaveri
de’ loro maggiori, e sì espressamente vere dopo molti secoli, dacché furono al mondo, ne
veggono le fattezze, che mirando il complesso della persona, e i lineamenti della faccia, provano
lo stesso piacere che avrebbero, se quelli ancora vivessero con esso loro. […]”
[10].
È Plutarco (Choronea, 46/48 d.C. – Delfi, 125-127 d.C.) ad informare che le interiora,
estratte dal corpo, venivano portate all’esterno ed esposte al sole a cui veniva recitata una
preghiera che invocasse la rettitudine del defunto (le cattive azioni commesse in vita
erano da imputare alle viscere e non al defunto) e successivamente gettate nel Nilo. Erano
sede dei pensieri malvagi in contrapposizione al cuore e ai reni, lasciati, come detto in
precedenza, all’interno del corpo poiché lì dimoravano i sentimenti nobili e i ricordi [1].
Certamente le conoscenze in merito a quest’arte erano segrete e trasmesse oralmente,
cosa che ha fatto sì che gli storici delle epoche successive ricostruissero con inevitabile
imprecisione le tecniche, gli strumenti e le diverse sostanze impiegate.
1.6 I procedimenti d’imbalsamazione
Come già esplicitato sopra, le tecniche d’imbalsamazione erano di tre tipologie a
seconda delle risorse economiche della famiglia del defunto.
Le operazioni previste per l’imbalsamazione più curata e costosa erano:
1. Ablazione del cervello: il corpo veniva innanzitutto lavato con una soluzione di
natrun per ripulire la pelle da ogni impurità. L’imbalsamatore procedeva con la
rimozione del cervello inserendo un uncino in bronzo, lungo da 27 a 34 cm e
terminante con una spirale, in una delle narici; spingendo verso il cranio, sfondava
l’osso etmoide e, con movimenti ripetuti, estraeva la massa cerebrale in pezzi.
Un’alternativa era di estrarlo dalle orbite dopo aver rimosso gli occhi. Alle volte si
optava per la decapitazione del cadavere e dunque la rimozione avveniva
attraverso il foro occipitale; la testa veniva poi infilata su un bastone e ricollocata
sul tronco con l’ausilio di bende (procedura impiegata per il fondatore della XVII
dinastia, il sovrano Ahmose). L’ablazione del cervello era effettuata solo per
persone di rango elevato, negli altri casi veniva lasciato al proprio posto;
21
2. Eviscerazione: uno scriba tracciava sul fianco sinistro (le fonti sono imprecise,
alcune affermano che sia il fianco destro) la linea lungo la quale veniva effettuata
l’incisione di circa dieci centimetri. Era praticata verticalmente o obliquamente o,
ancora, orizzontalmente a seconda del periodo storico. Attraverso essa venivano
estratti, introducendo una mano, gli organi interni nell’ordine: intestino, stomaco,
fegato, milza e, alle volte, i reni. La vescica rimaneva al proprio posto. Si sfondava
poi il diaframma per asportare la trachea e l’esofago, per poter estrarre i polmoni.
Il cuore permaneva nella sua collocazione originaria. Un altro modo di procedere,
meno frequente e per persone meno abbienti, era l’introduzione di oli nell’ano
affinché producessero il parziale dissolvimento degli organi;
3. Primo lavaggio del corpo: il cadavere veniva lavato esternamente ed internamente
con acqua e vino di palma per eliminare ogni residuo. Poteva essere depilato con
pinzette in bronzo al fine di restituirgli la giovinezza;
4. Trattamento dei visceri: l’intestino tenue, lo stomaco con l’intestino crasso, il
fegato ed i polmoni venivano lavati e coperti di natrun che ne provocava
l’essicazione. Erano poi cosparsi di resina calda e avvolti in bende e deposti nei
quattro vasi canopi (o all’interno del corpo per il periodo della XXI dinastia);
5. Disidratazione del corpo: veniva utilizzato il natrun che ha la capacità di eliminare
l’acqua e di sciogliere i grassi. La fase di salatura è talmente importante che
Erodoto
per
definire
la
procedura
di
imbalsamazione
usa
il
verbo
(taricheuo) che, in altri contesti, serviva per indicare la conservazione
sotto sale degli alimenti. È ancora aperta la questione sull’ipotesi che non sia stato
utilizzato natrun secco, ma una soluzione di acqua e natrun. Molti studiosi sono
inclini a pensare che fosse natrun secco; gli archeologi non hanno mai rinvenuto
vasche, ma un gran quantitativo di tavoli anatomici (in pietra, con le due fiancate
scolpite in forma di leone dal corpo allungato, le teste del felino ad un capo del
tavolo dove veniva appoggiata la testa del defunto e le gambe in foggia di zampe.
Il tavolo, leggermente inclinato per favorire lo scolo dei liquidi, aveva nella parte
terminale un bacino semicircolare che raccoglieva i liquidi corporei). Si pensa
quindi che il cadavere, deposto su questi tavoli, venisse ricoperto da uno spesso
strato di natrun per una durata minima di 40 giorni. All’interno del corpo erano
deposti dei sacchetti contenenti la stessa sostanza che dovevano favorire
l’essiccamento dall’interno e impedivano l’afflosciamento della parete addominale.
22
Il natrun disidratava i tessuti e nello stesso tempo veniva a contatto con l’acqua
prodotta dagli stessi, dando luogo ad una soluzione alcalina altamente
concentrata, che provocava lo scioglimento dei grassi. Erodoto scrive di un “bagno
nel natron” per un tempo di 70 giorni: si pensa sia un’imprecisione dovuta alla
sua scarsa conoscenza della lingua egizia; per quanto riguarda la durata, si crede
che egli intendesse il procedimento completo;
6. Secondo lavaggio del corpo: una volta completata la disseccazione, il corpo veniva
deposto entro giare nelle quali veniva lavato dentro e fuori con grandi quantità
d’acqua. Si procedeva poi con l’asciugatura;
7. Riempimento delle cavità: si riempiva la cavità cranica colando la resina calda
attraverso l’orifizio del naso; l’addome e il torace venivano riempiti con licheni
secchi, segatura, resina e tamponi di lino che ricostituivano la forma originale;
8. Trattamento di unghie, occhi e genitali: le unghie, prima del trattamento con il
natrun, venivano legate con un filo affinché non si staccassero; esso poteva essere
eventualmente rimosso e le unghie tinte con l’henné. Gli occhi, che si scioglievano
a causa del natrun, venivano sostituiti da involti di stoffa dipinta o da pietre
bianche e nere. Degli organi genitali femminili venivano asportate le parti interne
e quelle esterne venivano chiuse con tamponi di lino o spalmate di resina. Gli
organi genitali maschili erano lasciati al loro posto ed il pene bendato e posto in
una statuetta cava rappresentate il dio Osiride (rifacendosi al mito);
9. Unzione e massaggio del corpo: al termine dell’essiccamento la pelle era dura ed
aveva l’aspetto del cuoio. Si procedeva con un massaggio con olio di olibano
(ricavato dall’incenso) iniziando dalla testa e procedendo lungo il corpo;
10. Trattamento del corpo con la resina: l’imbalsamatore poneva degli involti di tela
nella bocca, rimodellava il naso e ne chiudeva le narici con cera o grani di pepe.
In epoca tarda veniva apposta sulla lingua una placca d’oro. Il corpo era dipinto
di rosso per gli uomini e di giallo per le donne. Si procedeva a versare all’interno
del corpo della resina con cui si cospargeva anche l’esterno (dopo il punto 11) che
causava un notevole infragilimento della mummia. Dalla XXI dinastia venivano
inseriti, nello strato sottocutaneo, cera, sabbia, segatura o involti di lino per
restituire le rotondità dei fianchi, del seno, delle natiche e delle guance. Il Papiro
Magico di Rhind elenca una serie di diciassette incisioni per tale operazioni;
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11. Apposizione della placca di metallo sull’incisione del fianco: alle volte era ricucita
grossolanamente, altre sigillata con cera calda o, nel caso dei sovrani, si apponeva
una placca in bronzo o in oro che poteva essere incisa con l’occhio di Horo, udjat;
12. Bendaggio: esistevano tre tipologie di stoffe, tutte realizzate in lino: i sudari, le
bende e gli involti destinati a riempire i vuoti. Prima che iniziasse il bendaggio il
corpo era lasciato riposare qualche giorno (solo così si spiega la presenza di uova
e pupe di insetti necrofagi). Le bende mostrano iscrizioni: preghiere, il nome, ecc.
L’imbalsamatore procedeva dal capo, fasciava separatamente ogni dito di mani e
piedi, le braccia messe in posizione e fasciate separatamente, poi il torace,
l’addome ed infine le gambe, distribuendo lungo il corpo una serie di amuleti. Si
avevano più strati di bende impregnate di resina di modo che aderissero meglio
agli strati sottostanti. In punti del corpo predeterminati, tra gli strati, si ponevano
gli amuleti. La mummia era deposta in un grande sudario giallo di 4,5 x 1,2 metri,
tenuto in posizione da alcuni giri di bende. Questa operazione durava circa
quindici giorni. Terminato il bendaggio si apponeva una maschera riproducente i
caratteri fisionomici del defunto.
La seconda tipologia, più modesta, prevedeva il lavaggio del corpo, il riempimento
attraverso l’orifizio anale con olio di cedro che, avendo grande potere fermentante,
permetteva lo scioglimento degli organi interni e la chiusura dell’ano con un tampone. Si
procedeva disidratando con l’utilizzo del natrun. Prima di procedere alla fasciatura, meno
accurata rispetto alla tecnica precedentemente descritta, si toglieva il tampone di modo
che le viscere liquefatte fossero espulse grazie all’effetto dei gas di fermentazione dell’olio.
La terza pratica d’imbalsamazione, la più economica, prevedeva il semplice
disseccamento del corpo con il natrun e un bendaggio grossolano [1].
1.7 Rituali, amuleti e credenze
Dopo 3-4 giorni dal decesso, il corpo veniva traghettato sul Nilo verso la riva
occidentale, dove si trovava la necropoli. L’equipaggio della barca era composto da otto
persone: tre uomini ai comandi, un sacerdote, due imbalsamatori e due prefiche, ovvero
donne assoldate per piangere il defunto nei cortei funebri. Si giungeva così alla tenda,
chiamata ibu, “Tenda della Purificazione”, dove avveniva il lavaggio del corpo. Veniva poi
trasferito nella uabet, “Luogo della Purificazione”, dove si procedeva all’estrazione dei
visceri e al trattamento con il natrun. Il gruppo degli addetti all’imbalsamazione era
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capeggiato dal “Superiore dei Misteri” che indossava una maschera raffigurante Anubi, un
assistente, il “Portatore del sigillo del dio” ed alcuni sacerdoti di rango inferiore chiamati
utu. Gli imbalsamatori custodivano i loro strumenti in cofanetti, detti hen (contenti anche
oro, incenso, natrun e bende) che erano posti sotto la tutela di Anubi, capo degli
imbalsamatori e custode della necropoli. Fatto ciò, il corpo veniva trasferito nella per-
nefer, “Casa della Perfezione”, dove avvenivano l’imbottitura, il bendaggio, l’applicazione
degli oli sacri e il posizionamento della maschera. Pronta la mummia, veniva organizzato
un corteo con in testa un carro trainato da buoi che trasportava il sarcofago, seguiva un
altro carro che trasportava i vasi canopi e dietro, i sacerdoti, le prefiche e la famiglia con i
conoscenti. Davanti alla tomba veniva costruita una struttura temporanea, la sekh, nella
quale veniva svolto l’ultimo rito; infine si procedeva con il pasto funebre ed i resti dello
stesso venivano stoccati in giare.
La processione dello scriba regale e intendente dei possedimenti di Horemheb e di Amon nella tomba TT255
Affinché la protezione del corpo imbalsamato fosse garantita, venivano inseriti tra le
bende numerosi amuleti. Maggiore era il rango sociale del defunto e più alta era la qualità
e la quantità degli amuleti. La loro collocazione prevedeva la lettura di formule speciali da
parte di un sacerdote, come riporta il Libro dei Morti. Gli Egizi credevano che lo scarabeo
si generasse dal nulla; veniva appoggiato sul cuore per impedire che questo testimoniasse
contro il defunto al cospetto di Osiride; aveva dimensioni variabili da pochi millimetri a
più di 10 cm ed erano realizzati in pietra (lapislazzuli, feldspato verde, cornalina, faïence),
alle volte con una montatura in oro. L’occhio udjat era spesso portato come ciondolo al
collo (anche in vita) poiché si riteneva che, oltre ad avere un forte potere protettivo,
donasse salute e vitalità dato che simboleggiava l’occhio sinistro di Horo, strappatogli da
Seth durante la lotta e successivamente risanato magicamente: era in pietra o faïence, di
dimensioni variabili e generalmente collocato sulla placca cerosa o metallica dell’incisione.
Il pilastro djed era in corrispondenza del petto o dell’addome ed indicava la colonna
vertebrale di Osiride, con valenza di stabilità e d’incorruttibilità. Il tjt, detto “Nodo di
Iside”, evocava la cintura della dea; aveva colore rosso ad imitazione del sangue, da
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collegare al parto e posto fra le spalle e il ventre. La croce ankh era il simbolo della vita
per eccellenza in feldspato, cornalina, lapislazzuli o faïence. La peses-kef, una lama in
basalto, ossidiana, steatite o serpentino, garantiva l’uso di tutte le capacità dell’individuo
nell’Aldilà. Il papiro wadj simboleggiava la fertilità e la rigenerazione ed era di colore
verde. Un amuleto a forma di poggiatesta, ures, in ematite, era posto sotto il capo per
impedirne la caduta o il furto [1].
1.8 Gli imbalsamanti
I materiali necessari all’imbalsamazione non erano sostanze qualsiasi. Dietro ognuna di
esse troviamo un significato che è stato teorizzato nei culti egizi. I liquidi, che sono gli
stessi per gli dei e per gli uomini, hanno poteri particolari se appartengono al Dio. In
linea di massima tutto ciò che emana dal corpo divino e tocca terra è produttivo.
Derchain nel suo Papyrus Salt scrive che la morte di Osiride provocò uno choc affettivo:
“Horo pianse. L’acqua si versò dall’occhio a terra e germinò; così si produsse l’olibano secco. Geb
stette male a causa di ciò; del sangue gli colò dal naso a terra, germinò e spuntarono dei pini. Così si
produsse la resina di terebinto. Ra pianse di nuovo e l’acqua del suo occhio cadde a terra. Si mutò in
ape. Appena creata l’ape cominciò la sua opera nei fiori di tutti gli alberi. Così si produsse la cera
mentre il miele veniva dalla sua acqua. Ra si sentì stanco; il sudore del suo corpo cadde a terra,
germinò e si trasformò in lino; così fu prodotta la tela … Egli sputò e vomitò; così fu creato il
bitume” [11].
Il diffuso utilizzo di oli estratti da piante e di altre sostanze naturali indicano che gli
imbalsamatori erano consci delle loro speciali proprietà che potevano essere sfruttate per
le pratiche d’imbalsamazione. Venivano utilizzati materiali diversi, che sono stati identificati grazie alle analisi effettuate sui corpi e sugli oggetti prelevati dai luoghi di sepoltura;
l’uso di tali materiali trova conferma anche nelle fonti scritte. Di seguito, brevemente, un
elenco di quelle maggiormente impiegate:
resine di conifere: specificatamente si trattava di alberi di pino, ginepro e cedro.
L’olio di pino venne impiegato nel Terzo periodo Intermedio e nel periodo
Romano; i suoi costituenti principali (monoterpeni, acidi isopimarico, abietico e
deidroabietico) e gli oli essenziali presenti, esercitano la loro azione contro i
batteri gram-positivi e gram-negativi, oltre all’azione antifungina. Il ginepro veniva
usato nel Primo Periodo Intermedio; è un forte antimicrobico, inibente dei batteri
gram-positivi e gram-negativi grazie ai suoi componenti (resine, pinene, borneolo,
inositolo, limonene, terpinene e cimene) ed ai suoi oli essenziali, usati anche come
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pesticidi. L’olio di cedro veniva iniettato nel corpo (usato per il trattamento di
imbalsamazione più economico), ma era ideale anche per il trattamento delle
cavità corporee dopo lavaggio con olio di palma; contiene oli essenziali e alcuni
ingredienti (monoterpeni, sesquiterpeni ed atlantolo) che combattono l’azione
distruttiva di funghi, batteri ed alcuni insetti, come pulci e zecche;
gomma mastice: usata nei periodi del Nuovo Regno, nel Terzo Periodo Intermedio
e nel Periodo Tolemaico, è una resina naturale, giallognola e semitrasparente che
essuda dai tronchi di alberi di Pistacia lentiscus, ogni anno, nel periodo compreso
tra luglio ed ottobre. Alcuni ingredienti (triterpeni, oleani ed eufani) hanno
proprietà antisettiche ed effetti antimicrobici;
mirra: usata nel Nuovo Regno per uccidere e tener lontano gi insetti, è un ottimo
repellente per artropodi ed ha proprietà antisettiche, grazie componenti quali α–
pinene, idrocarburi sesquiterpenici (C15H24) ed acidi formico ed acetico;
cera d’api: impiegata dall’Antico Regno al periodo Romano serviva per suturare gli
orifizi di naso, orecchie, bocca, genitali femminili ed incisione addominale. Ha
colorazione da gialla a bruna ed è composta da: 47% esteri, 14% idrocarburi, 12%
acidi, 1% alcoli liberi e 6% altro. Resiste agli acidi e agli enzimi;
bitume: è una miscela complessa di idrocarburi alifatici ad alto peso molecolare.
Potevano essere utilizzati in miscela con cera d’api (per le imbalsamazioni più
economiche) o con resine, ma questo solo a partire dall’epoca Tolemaica fino al
periodo Romano. Alcuni studi hanno però messo in evidenza la presenza di bitume
anche in una mummia risalente alla prima dominazione persiana;
cassia: usata verso il 2600 d.C., contiene alcuni composti (canfora, dipentene,
limonene, pinene, steroli di-, tri- e sesqui-terpenoidi) che hanno proprietà antimicrobiche, antisettiche e antifungine, oltre a tener lontano gli insetti;
cipolla: è un antimicrobico ed un antiossidante contro agenti patogeni e raggi UV.
Un papiro medico egizio riporta diverse formule terapeutiche a base di cipolla
anche per problemi di vermi intestinali. Fu ampiamente utilizzata dal Nuovo
Regno fino al Terzo Periodo Intermedio;
hennè: usato nel Nuovo Regno, alcuni dei suoi composti hanno effetti antibatterici;
licheni: usati nel Nuovo Regno come antibatterici e antifungini. L’acido usnico
provoca significativi effetti tossici agli insetti e alle larve di questi ultimi, perciò
risultano essere ottimi antiproliferativi verso diversi sistemi biologici [15].
27
Resine, cere, oli, spezie, ecc., sebbene importanti dal punto di vista rituale, hanno giocato
un ruolo certamente inferiore rispetto al natrun nel processo di preservazione del corpo
[15].
28
Capitolo 2: Il natrun
Il passaggio fondamentale nella procedura d’imbalsamazione era la disidratazione del
corpo. Gli Egizi erano soliti utilizzare un sale, il natrun, disponibile in situ e di grande
efficacia per il loro scopo.
2.1 Fonti dirette
Il natrun (nell’antica lingua egizia hsmn o ntryt, “divino”) è citato in diversi scritti
antichi.
Lo nomina Erodoto quando descrive il processo d’imbalsamazione:
“[…] Fatto questo, lo immergono in un bagno di nitro e ve lo tengono per settanta giorni: farlo
mummificare più di tanto non è possibile. […] il nitro a sua volta dissolve le carni, e del cadavere
lascia solo la pelle e le ossa; […]”.
[9]
Diodoro Siculo accenna alla durata del trattamento e alle sostanze impiegate, senza però
specificare il suo utilizzo:
“[…] Quindi per più di trenta giorni lo tengono lavato e concio, prima con l’olio di cedro, e con le
altre cose simili; poi con mirra e cinamomo, ed altre materie proprie non solo a conservarlo
lunghissimamente, ma eziandio a tenerlo fragrantissimo; e così imbalsamato lo restituiscono ai
parenti con tanta integrità di tutte le membra, che si veggono perfino i peli delle palpebre e de’ i
sopraccigli; e così resta senza mutazione veruna tutta la fisionomia, che perfettamente vi si
riconosce l’effigie della forma primiera […]”.
[10]
Indicazioni concernenti l’impiego del sale e la formazione del natrun sono riportate nel
Libro XXXI del Naturalis Historia di Plinio il Vecchio (Como, 23 d.C. – Stabia, 79 d.C.):
“[81] […] L’Africa forma mucchi di sale a forma di colli, che quando induriscono col sole e la luna,
non si sciolgono con nessun liquido e a stento sono tagliati anche con il ferro. […] intorno all’Egitto
col mare stesso che penetra nel suolo, come credo, impregnato dal Nilo. […] [86] Ci sono anche
differenze nel colore. Rosseggia a Menfi […] [90] L’Egitto lo scoprì, e si vede essere trasportato dal
Nilo. […] [98] La natura del sale è di per sé ignea e nemica per i fuochi, sfuggendoli, corrode tutto,
astringendo, seccando, comprimendo, preservando anche i defunti dalla decomposizione
dell’imputridirsi, affinché essi durino per secoli, corrodendo poi nel curare, causticando,
purificando, assottigliando, eliminando, dannoso solo allo stomaco, tranne per suscitare l’appetito.
[…] [106] Non è da differenziare anche la natura del salnitro, che non differisce molto dal sale e da
trattare più accuratamente […] [109] E questo certo nasce, in Egitto invece si produce, di molto più
abbondante, ma peggiore, infatti è scuro e sassoso. Si ottiene quasi nello stesso modo del sale, se
non che deviano il mare nelle saline, il Nilo nelle nitriere in autunno. Queste sono irrigate mentre
il Nilo si ritrae, bagnando con un liquido di salnitro che cola per 40 giorni continui, non fissi come
29
in Macedonia. Se ci furono anche le piogge, aggiungono meno al fiume, e subito viene tolto appena
ha cominciato a condensarsi, affinché non si sciolga nelle nitriere. [110] Lo stesso poi dura nelle
formazioni a mucchi.[…] [111] Le nitriere d’Egitto solevano essere solo intorno a Naucrati e Menfi*,
più scadenti intorno a Menfi. […] Qui ci sono nitriere, in cui spunta anche rosso dal colore della
terra. […] [114] La prova del salnitro, cosicché sia molto sottile e quanto più spugnoso e poroso. In
Egitto viene adulterato con la calce, è rivelata col gusto. Infatti puro si scioglie subito, adulterato
pizzica per la calce e bagnato produce fortemente odore. Viene bruciato coperto in un recipiente,
affinché non salti. Del resto il salnitro non salta sul fuoco, e non genera niente o alimenta, mentre
nelle saline sono generate erbe e nel mare tanti animali, tante alghe.” [c]
* Si ritiene che le zone di Naucrati e Menfi corrispondano al piccolo lago nei pressi di al-Barnuj e Wadi
Natrun [12].
Anche Strabone (Amasea, circa 60 a.C. – Amasea, 23 d.C.), geografo greco, nel libro XVII
del Gheographikà fa menzione dei depositi di natrun in Egitto:
“Above Momemphis are two nitre mines, which furnish nitre in large quantities, and the Nitriote
Nome. […] On the left hand in the Delta, upon the river, is Naucratis.” [d]
Il primo ritrovamento di natrun solido in un sito archeologico risale al 1937 da parte di
Brunton a Mostaggedda, un sito del Badariano (5500 – 4000 a.C.), mentre nel 1925 a
Giza, come già precedentemente affermato, è stato trovato in soluzione nei vasi canopi.
Questi rari reperti sono stati ritrovati nella maggior parte dei casi in giare, vasi e
pacchetti in tombe della XVIII dinastia, sepolti in fosse con altri reperti derivanti dagli
scarti delle sostanze imbalsamanti in sepolture delle XI, XII e XVIII dinastie, oppure come
incrostazioni sui tavoli anatomici lignei dell’XI dinastia, o, ancora, nei corpi di alcune
mummie del Medio Regno e delle XII, XVIII, XX, XXI e XXII dinastie [8, 13].
2.2 I molteplici impieghi
Il natrun fu utilizzato per gli usi più diversi. Le fonti informano che veniva utilizzato
per purificare e pulire grazie alla sua capacità di rimuovere sostanze grasse ed oleose. Era
impiegato nella produzione dei tessuti come sbiancante, come detergente per lavare gli
abiti e per la pulizia personale in assenza di sapone. Largo uso se ne faceva per la
conservazione del cibo (carne e pesce secchi); veniva addizionato al cibo degli ovini
nell’allevamento per produrre latte e formaggi più saporiti. Fu utilizzato anche come
rimedio medico usato da solo o addizionato ad altre sostanze naturali (erbe, oli, miele, …)
contro ulcere, dolori della bocca, delle orecchie e degli occhi (veniva aggiunto ai colliri),
per eliminare pustole, vesciche, verruche, foruncoli e persino usato su soggetti affetti da
30
lebbra, da tenie, da psoriasi, da asma o da tonsillite; come calmante contro il prurito e i
dolori dei nervi (anche per la paralisi); bevuto mescolato con acqua ed aceto, serviva per
provocare il vomito in caso d’intossicazione da funghi; garze di lino imbibite con soluzioni
di sale servivano per disinfettare le ferite ed i morsi di animali che venivano anche
causticati direttamente con il sale secco. Era merce di scambio e si ritrova nel gergo
militare (da qui il termine salario) come retribuzione per le milizie. Dal sale della zona di
Wadi Natrun, che aveva colorazione rossastra, si ricavava un colorante dai toni variabili
tra il giallo zafferano ed il rosso che veniva adoperato sia per produrre ceramiche colorate
sia per la tintura delle vesti. Veniva sfruttato anche nella produzione di materiali vetrosi.
Infine, ma non ultima per importanza, per la pratica dell’imbalsamazione. Le fonti
mettevano in guardia dal potere corrosivo verso i metalli e dal capacità di spegnere il
fuoco [c].
2.3 In natura
La depressione di Wadi Natrun (o Wâdi El Nâtrun, in arabo “Valle del Natrun”; la
parola araba natrun indica sostanze salate _ il sale comune è chiamato atrun [12]) è una
località egiziana di notevole interesse mineralogico. È geograficamente situata a circa 64
km a nord-ovest del Cairo. L’asse principale della depressione si estende per circa 50 km
con un’ampiezza massima di 10 km; ha profondità media di 24 m sotto il livello del mare,
ma aumenta considerevolmente verso sud-ovest raggiungendo gli 80-90 m, con i massimi
in corrispondenza di Gebel Hadid (185 m) e di Gebel Qantara (198 m) [13].
Mappa rappresentante i laghi di Wadi Natrun. Le linee verticali rappresentano l’estensione massima
possibile raggiunta dai depositi evaporitici.
31
Una serie di laghi evaporitici (appartenenti alla categoria dei laghi evaporitici non
marini), di dimensioni variabili a seconda della stagione e della loro posizione, sono in
parte effimeri poiché alimentati da corsi d’acqua temporanei e dalle piogge occasionali.
La precipitazione dei sali nei laghi è stagionale e soggetta alle significative variazioni
connesse alla variabilità del clima. I depositi più abbondanti sono carbonati, solfati e
cloruri di sodio.
Numerosi studi sono stati condotti su questi sali ed i campioni raccolti ed analizzati con
tecniche analitiche diverse, indicano che la composizione varia da campione a campione,
in base al luogo del prelievo. In ogni caso il termine natron che si trova negli antichi
scritti e che ha provocato una generale confusione, non corrisponde al minerale natron
(Na2CO3 ∙ 10H2O) poiché esso è molto raro se non assente nella zona di Wadi Natrun a
causa della sua immediata solubilità in acqua e del rapido assorbimento dell’umidità che
ne compromette la stabilità; è inoltre un minerale che si conserva difficilmente e tende
alla disidratazione a temperature superiori ai 20°C. Ciò implica che la sostanza utilizzata
durante il processo d’imbalsamazione non sia il natron propriamente detto, ma sia da
ricondurre ad una miscela polifasica di sali di sodio. Ciò trova conferma negli studi
effettuati sui campioni prelevati dalla zona di Wadi Natrun e dagli studi avviati nel primo
cinquantennio del ‘800 sui reperti di sale ritrovati nelle tombe.
I campioni studiati da M. Marchesini e A. Barresi del Politecnico di Torino tra il 2004 e
il 2007 sono costituiti per lo più da alite o salgemma (NaCl) e nella restante parte da
trona (Na3(CO3)(HCO3)∙2H2O), thenardite (Na2SO4) e, in qualche caso, da burkeite
(Na6(CO3)(SO4)2) e mirabilite (Na2SO4∙10H2O), generalmente granulari. Nell’articolo da
loro proposto viene citato un lavoro effettuato da Haidinger nel 1825, il quale riteneva che
il minerale di Wadi Natrun fosse una miscela di trona e alite [12].
A. Lucas afferma, in uno studio del 1912, che un campione di natrun proveniente da una
tomba antica mostra quantità uguali di cloruro, solfato e carbonato di sodio. In questo
lavoro egli fa una classificazione in tre tipologie di natrun: “Sultani natrun” sarebbero i
cristalli duri provenienti dai fondali lacustri, dai quali proviene anche il “Kortai natrun”
che appare in masse tenere e spugnose e, il “Korkef natrun”, identificato come una
incrostazione che si trova sulle sponde dei laghi.
Nel 2004 A. J. Shortland, per l’Università di Oxford, analizza la composizione dei
minerali presenti nei singoli laghi e rende noto che il minerale più abbondante era
32
certamente il carbonato di sodio presente come trona, quasi mai pura poiché associata
alla pirssonite (Na2Ca(CO3)2∙2H2O); inoltre, erano presenti significative quantità di solfati
e cloruri, in particolare alite, thenardite e burkeite [13].
A sinistra cumuli di sale esposti al sole per l’asciugatura. Le salamoie, ricche di organismo alofili, mostrano
colorazioni vivaci rosa e rosse. Foto M. Marchesini [12]. A destra il campione di natrun naturale studiato da
Edwards et al. [14].
H. G. M. Edwards et. al., per conto dell’Università di Manchester nel 2005, pubblicano
un articolo nel quale si afferma che i campioni, di colorazione rosa più o meno intensa,
provenienti dai depositi di Wadi Natrun presso il delta del Nilo, analizzati con
spettroscopia Raman, sono costituiti da una miscela polifasica di carbonato di sodio
anidro, carbonato di sodio decaidrato, bicarbonato di sodio, solfato di sodio anidro, solfato
di sodio eptaidrato e sesquicarbonato di sodio. Informa anche che la colorazione rossastra
è data dalla presenza di cianobatteri, batteri alofili, batteri solfato-riducenti ed alghe. La
tecnica ha evidenziato la presenza carotenoidi (decapreno-betacarotene e dodecaprenobetacarotene, con funzione di protezione della clorofilla), scitonemina (pigmento anti-UV)
e clorofilla [14], il che ha permesso di confermare la presenza di specie identificate in
uova di Artemia sp. e pupe di Ephydra sp. che formano striature rosa ed arancioni sui
depositi presenti sulle sponde dei laghi [12].
Spettro Raman dell’area rosa nel campione (laser a 514 nm) Edward et al.; lo spettro mostra
un’ampia banda centrata a 1320 cm-1 assegnata alla clorofilla e altri tre picchi a 1504, 1152 e 1006
cm-1 propri dei carotenoidi [14].
33
2.4 Tesi contrapposte sulla modalità d’impiego del natrun nell’imbalsamazione
Dalla scoperta delle mummie egizie fino ad oggi numerosi sono stati gli specialisti che
hanno sperimentato la tecnica base del processo di mummificazione dell’Antico Egitto per
poter affermare con sicurezza quali fossero le fasi del procedimento, data la discordanza
delle teorie formulate. I metodi impiegati, tuttora a confronto, sono l’impiego di natrun
secco oppure l’utilizzo di una soluzione di natrun ed acqua. Le ipotesi formulate nel
primo decennio del ‘900 sull’impiego esclusivo di ossidi di calcio o salgemma sono
ritenute all’unanimità insostenibili [8]. Le diverse traduzioni degli antichi testi lasciano
aperti dubbi anche per quanto riguarda la durata del trattamento con il sale; infatti
Erodoto riporta 70 giorni e così le traduzioni del suo scritto nelle quali non si fa alcun
riferimento al fatto che possa interpretarsi, come poi proposto ed accolto, come durata
dell’intero processo: dall’essiccazione all’inumazione. La quantità di sale utilizzato durante
il processo d’imbalsamazione, in condizioni ideali, doveva essere in volume dieci volte
superiore al volume del corpo [16].
I criteri di scelta adottati per quanto concerne l’uso del natrun sono sostanzialmente
due: alcuni gruppi di studio hanno optato per il reperimento del sale naturale dalla zona
di Wadi Natrun (cosa che oggi risulta impossibile fare per motivi di sicurezza militare e
che comunque non darebbe la certezza del reperimento di un sale con la stessa
composizione di quello usato nell’antichità, durante il corso dei millenni nei quali la
pratica è stata impiegata dagli Antichi Egizi), altri hanno deciso di produrlo in laboratorio
miscelando i diversi sali.
A. T. Sandison, per conto dell’Università di Glasgow, sostiene che il natrun sia stato
usato nella sua forma solida e la sua tesi è supportata da una serie di esperimenti
condotti sia in solido sia in soluzioni a diversa concentrazione. La pubblicazione riporta i
risultati degli esperimenti effettuati da A. Lucas su carcasse di polli e piccioni, che rivelano
che l’immersione nel natrun liquido provoca l’ammorbidimento e l’infragilimento della
pelle tanto da impedire la fasciatura con le bende; questa affermazione è stata però
smentita dagli studi istologici su pelle di mummia effettuati da M. A. Ruffer che nega la
formazione di una massa morbida nello strato sottocutaneo. Entrambi scrivono che il
metodo provoca in tutti i casi fetore, ma anche putrefazione nel caso in cui la soluzione
sia troppo poco concentrata. Lucas ha eseguito altri esperimenti con natrun secco su
piccioni notando che non si manifestano cattivi odori poiché esso neutralizza sia i
prodotti di decomposizione del corpo sia gli acidi grassi. Queste premesse, avvalorate da
34
dieci prove effettuate su campioni di tessuti umani provenienti da amputazioni, dal fatto
che gli archeologi non abbiano mai trovato vasche, dalla somiglianza nell’aspetto esteriore
della pelle dei campioni a secco con quella delle mummie ed infine le confutazioni della
tesi sostenuta da chi pensa sia natrun liquido (perdita dell’epidermide, dei capelli e/o dei
peli e delle unghie), hanno fatto propendere per l’ipotesi della procedura a secco.
Sandison propone la ricetta per ottenere il natrun, che è stata utilizzata per i suoi
esperimenti: sei parti di carbonato decaidrato di sodio, tre parti di cloruro di sodio e
l’ultima parte costituita da bicarbonato di sodio e solfato di sodio in egual quantità [8].
Questa ricetta è stata successivamente supportata da indagini condotte a posteriori da
altri studiosi. Perlustrando la letteratura emerge che gli studi effettuati da Iskander e
Shahee nel 1973 riportano la composizione di tre campioni di sale provenienti da due
scavi datati al 1960, in particolare uno trovato in una giara in ceramica nello scavo di
Tura El-Asmant e gli altri due rinvenuti nello scavo di Qurna: chimicamente era costituito
dagli stessi componenti individuati da Sandison. Nel 2001 Abdel-Maksound usa una ricetta
equivalente a quella di Sandison sperimentando la tecnica di mummificazione su ratti,
notando che i componenti utilizzati producevano un’efficace disseccazione dei corpi di
questi animali. Ikram e Doson nel 1998 precisano che la composizione del natrun varia
ampiamente in dipendenza all’area del prelievo. Cosmacini e Piacentini nel 2008
affermano che la miscela naturale di carbonato e bicarbonato di sodio, conosciuta come
natron, era usata come agente disseccante nel sofisticato metodo di mummificazione
artificiale nel periodo dell’Antico Egitto [16].
Recentemente S. Buckley archeologo dell’Università di York in collaborazione con
l’antropologa M. Fletcher, sostiene che ci sia stata un’evoluzione nei secoli della tecnica
d’imbalsamazione e che l’apice fosse stato raggiunto durante la XVIII dinastia con il
trattamento del cadavere in soluzione. Egli ha condotto degli studi sulle mummie reali
appartenenti alla tomba KV35 nella Valle dei Re con tecnica radiografica individuando
cristalli di sale all’interno dei tessuti, risultato che imputerebbe alla metodologia con la
quale è stato imbalsamato il corpo. Sostiene che solo un trattamento con natrun in
soluzione avrebbe potuto far penetrare il sale così in profondità nei tessuti permettendone
la ricristallizzazione sottocutanea [17].
35
Capitolo 3: Anatomia comparata
La pelle del maiale è simile a quella umana. In virtù di ciò si è scelto di procedere per la
conduzione dell’esperimento impiegando i tessuti tegumentari del Sus scrofa domesticus.
3.1 Caratteristiche generali della cute
La pelle o cute è una struttura anatomica appiattita ed estesa che ricopre tutta la
superficie esterna del corpo e si continua con le mucose in corrispondenza degli orifizi
delle cavità che si aprono all’esterno. È un rivestimento esterno che costituisce una
protezione dell’organismo dall’ambiente circostante e dai suoi fattori potenzialmente
nocivi che possono essere di tipo meccanico, fisico, chimico o di penetrazione da parte di
parassiti, batteri e virus. Assicura il controllo costante del livello sieroelettrico e svolge
una funzione di organo regolatore della pressione sanguigna. La cute è impermeabile
all’acqua e parzialmente permeabile ai grassi organici; anche alcune sostanze chimiche
possono attraversare la cute poiché hanno proprietà liposolubili. Se indenne, impedisce la
penetrazione di sostanze anche allo stato gassoso ed offre protezione contro la disidratazione del corpo, regolando anche l’escrezione di elettroliti tramite la sudorazione. La
pelle è provvista di una serie di organi sensoriali quali i recettori della temperatura, della
pressione, del tatto e del dolore che sono direttamente collegati al sistema nervoso
centrale: per questa ragione la cute può essere considerata come un “organo di senso”.
Per mantenere costante la temperatura corporea degli organismi omeotermi, la cute è
fornita di peli, ghiandole sebacee, ghiandole sudoripare e vasi sanguigni che provvedono
sia alla nutrizione sia alla regolazione della temperatura corporea. Il tessuto adiposo
sottocutaneo impedisce la conduzione del calore. Diversi annessi cutanei possono fungere
da strumento di difesa od offesa. Inoltre, essendo sia un serbatoio di lipidi ed acqua, sia
consentendo la sintesi di alcune sostanze necessarie (come la vitamina D), ha funzione di
riserva e di sintesi.
Generalmente possiamo distinguere tre strati. Più in superficie troviamo il tessuto
epiteliale, detto epidermide ed in profondità il tessuto connettivo detto derma o corion
che insieme costituiscono la cute vera e propria. Ad essi fa seguito un tessuto connettivo
sottocutaneo, ricco di grasso, che giunge fino alle fasce che coprono i muscoli o le ossa (a
seconda delle sedi corporee), chiamato tela sottocutanea, che consente alla cute una certa
mobilità, garantendo l’isolamento termico tra l’interno del corpo e la pelle, in modo da
36
impedire la dispersione di calore per irraggiamento e per conduzione, e rappresenta la
maggior riserva di grasso dell’organismo.
Lo spessore della cute varia a seconda della specie, della razza, della regione corporea e
della predisposizione individuale dell’animale. Hanno influenza anche il tipo di alimentazione e le condizioni climatiche. La pelle presenta una propria colorazione data dalla
presenza di pigmenti endogeni, prodotti dalla cellula, come le melanine, contenenti indolo
e le lipofuscine, contenenti lipidi che si accumulano soprattutto in età avanzata. La pelle,
dunque, rappresenta un potente tramite di comunicazione tra l’individuo e l’esterno. Essa
permette il riconoscimento personale, fini interazioni tra esseri appartenenti alla stessa
specie e ad altre grazie al suo colore, al profilo superficiale osservabile e palpabile,
all’odore, alla presenza di segni identificativi propri del soggetto e alla presenza di
malattie sia del tegumento, sia degli organi interni, oltre a permettere la ricezione dei
numerosi stimoli provenienti dall’esterno (tattili, vibrazionali e termici). Infine, la cute ha
le caratteristiche di essere distendibile ed elastica e rappresenta una frazione cospicua del
peso corporeo, intorno al 5-6% [19].
3.2 Tegumento esterno del maiale
La pelle del maiale è formata da due strati maggiori, l’epidermide ed il derma.
L’ipoderma è lo strato più o meno spesso appartenente al tessuto adiposo sottostante il
derma. Di regola la cute suina non è pigmentata. Il suo spessore è variabile e presenta il
suo massimo sviluppo nella regione della nuca, del garrese e del dorso. La cute della testa,
della regione toracica laterale e della superficie esterna degli arti è invece di medio
spessore. Sottile in corrispondenza del ventre e del prospetto interno degli arti. Una
particolare formazione della cute del suino è lo “scudo”, un notevole ispessimento nella
zona del collo, della spalla e della regione laterale del torace dei maschi sessualmente
maturi che ovviamente non è presente se l’animale è castrato.
Osservazioni microscopiche rivelano che l’epidermide del maiale è piuttosto ruvida e
caratterizzata da spessore variabile a seconda della zona del corpo dell’animale: è poco
sviluppata in corrispondenza del dorso, molto più a livello di superficie esterna degli arti.
L’epidermide è costituita da un epitelio pavimentoso pluristratificato, superficialmente
corneificato. Lo strato corneo è più spesso sul margine dorsale del naso e nello spazio
interdigitale. Lo spessore e il grado di corneificazione variano molto nella loro estensione
e suggeriscono un veloce tasso di cheratinizzazione soprattutto nelle zone di maggiore
37
sfregamento. Nel suino misura 70-140 μm (nell’uomo 50-120 μm). L’epidermide è un
derivato dell’ectoderma e già allo stato embrionale vi si distinguono il pelo, la ghiandola
sebacea e la ghiandola sudoripara che si addentrano in misura differente nel corion.
L’epidermide è un succedersi di strati:
lo strato corneo, è quello superficiale e cheratinizzato costituito da cellule
appiattite, prive di nucleo e delimitate da una membrana plasmatica molto
ispessita;
lo strato lucido, una struttura lucida e quasi trasparente, generata dalla
trasformazione della cheratoialina propria dello strato sottostante in eleidina, una
lipoproteina acidofila ricca di lipidi e zolfo;
lo strato granuloso è costituito da granuli di cheratoialina, nei quali si
trasferiscono, previa fosforilazione, polimeri sintetizzati nello strato spinoso, ed in
questi granuli si aggregano ulteriormente grazie alla transglutaminasi per entrare
a far parte dell’involucro corneo;
lo strato germinativo è responsabile del rimpiazzo delle cellule epiteliali cornee
invecchiate e può essere diviso in uno strato superiore con cellule poligonali,
ricche di citoplasma formanti lo strato spinoso e, in uno strato basale, costituito
da cellule prismatiche alte, connesse al corion con pedicelli e contenenti, nei
distretti cutanei pigmentati, granuli di melanina. Sono tutti strati pieni di granuli
basofili.
Le cellule in direzione della superficie perdono progressivamente il loro contorno e
sembrano fondersi in un’unica massa. Ci sono due tipi di cellule: le cellule epiteliali
normali, i cheratinociti, e cellule molto ramificate, le cellule dendritiche (che sintetizzano i
melanociti e li cedono per mezzo delle ramificazioni alle vicine cellule epidermiche).
Nell’epitelio pavimentoso pluristratificato ci sono inoltre cellule dendritiche aspecifiche e
cellule di Langerhans (cellule molto attive coinvolte nel metabolismo dell’epidermide). La
formazione della sostanza cornea è regolata dall’azione della vitamina A. L’epidermide è
organizzata in un grande numero di pieghe risultanti dalla formazione delle papille del
derma e dai ganci interpapillari; è priva di vasi sanguigni; la sua nutrizione avviene per
osmosi e diffusione attraverso le fessure intercellulari. Questa architettura epidermica è
molto simile a quella umana [19, 20].
Il derma o corion mostra notevoli differenze nel suo sviluppo a livello individuale.
Deriva dai mesoblasti parietali. Dall’entità del suo sviluppo viene determinato lo spessore
38
della cute che dipende dall’età dell’animale e dalla regione corporea: è spesso nella regione
del capo, particolarmente a livello del naso, della nuca e ventralmente al collo. Esso è
formato da due strati mescolati assieme che non mostrano chiara demarcazione.
Immediatamente sotto l’epidermide abbiamo lo strato papillare, ben sviluppato.
Successivamente si trova uno strato di tessuto connettivo denso, meno vascolarizzato,
costituente lo strato reticolare che si continua direttamente nel sottocute.
A sinistra vediamo una rappresentazione schematica degli strati della pelle suina. A. Strato corneo, B. Strato lucido,
C. Strato granuloso, D. strato spinoso, E. Strato basale, F. strato papillare del derma, G. Vaso sanguigno, H. Canale
di una ghiandola odorifera, G. Spirale secretrice della ghiandola odorifera, J. Ghiandola sebacea, K. Muscolo erettore
del pelo, L. bulbo pilifero, M. Asse del pelo, N. Epidermide, O, derma, P. Ipoderma. A destra la sezione istologica.
Il derma è costituito perlopiù da irregolare tessuto connettivo denso. In contrasto con
l’epidermide, le cui cellule sono serrate strettamente, il suo tessuto connettivo è
largamente separato da fibre. Il corion consiste principalmente in fibre di collagene grezze
orientate sia parallelamente sia perpendicolarmente alla superficie. Fibre elastiche
pervadono l’intero spessore (anche se sono più abbondanti nello strato papillare rispetto
allo strato reticolare) e si concentrano vicino ai follicoli piliferi.
Lo strato papillare, direttamente a contatto con l’epidermide, costituisce lo strato lasso
ricco di papille che, con le loro anse e le loro terminazioni nervose, si spingono
nell’epidermide formando i corpi papillari connettivali che permettono l’ancoraggio e la
nutrizione dell’epidermide. Al limite con l’epidermide lo strato papillare forma una
membrana basale che contiene fibre reticolari.
Lo strato reticolare sottostante consiste in sottili fasci di fibre collagene che si riuniscono
in fasci più ampi che vanno a formare maglie che si estendono in varie direzioni. In
mezzo e attorno ad essi, ci sono reti di fibre elastiche che ristabiliscono la forma
originaria dopo eventuali deformazioni. Il corion dunque, possiede strutture orientate: le
fibre collagene corrono parallele e diagonali, incrociandosi ognuna alle altre formando una
39
rete intrecciata estesa secondo precise esigenze funzionali, secondo determinate linee di
trazione. Le fibre elastiche sono molto più sottili rispetto alle fibre collagene. Esse si
ramificano nel derma e si concentrano attorno ai follicoli piliferi nella parte superiore
dello strato reticolare e sotto lo strato papillare. La loro orientazione è perlopiù
perpendicolare alla superficie della pelle [19, 20].
L’ipoderma, tela sottocutanea o sottocute consiste in uno spesso ed adiposo strato di
tessuto, formante il lardo o pannicolo adiposo. È costituito da fasci irregolari di tessuto
connettivo collagene che insieme a fasci di fibre elastiche formano delle ampie maglie
lasse, disposte generalmente parallelamente alla superficie della pelle. La disposizione del
connettivo sottocutaneo varia a seconda della specie animale: in alcune razze suine è
nettamente separato dal corion. Lo spessore del lardo nel maiale domestico può
raggiungere e superare 20 mm. Nella zona del singolo follicolo pilifero il tessuto adiposo
si estende oltre il derma formando una struttura tipo cupola attorno alla radice del pelo.
Si ha un certo accumulo di cellule adipose, i lipociti. I depositi di grasso rivestono grande
importanza nel metabolismo corporeo quali organi di deposito adiposo. Nel maiale
l’accumulo di grasso è collegato ad una deposizione di grasso sotto il foglietto più esterno
della fascia superficiale del tronco. Il grasso sottocutaneo del suino è di colore biancogrigiastro, è apparentemente molto resistente, con medio punto di fusione. Nel sottocute
vi sono molti vasi sanguigni, particolari plessi venosi e grossolane reti nervose. I muscoli
cutanei veri e propri sono posti nella lamina superficiale della fascia esterna che si
continua generalmente nella tela sottocutanea. Nel connettivo lasso sottocutaneo si
trovano notevoli quantità di liquidi tissutali, in comunicazione con la rete linfatica della
cute e perciò assume grande importanza nella capacità di assorbimento.
La densità e il tipo di pelo dipendono dal grado di addomesticamento. In generale i peli
del maiale sono bianchi, tranne nelle zone corporee pigmentate dove sono neri. I peli di
copertura sono setole rigide, dritte e relativamente lunghe, di diverso spessore con apice
più volte suddiviso. La setola presenta sezione trasversale rotonda. La diposizione dei peli
è a tre unità, cioè essi crescono a gruppi di tre nel medesimo follicolo pilifero.
I tipi di ghiandole trovate nella pelle del maiale sono le ghiandole sudoripare e le
ghiandole sebacee. Le prime sono distribuite su tutta la superficie corporea e relativamente sviluppate. Il loro numero complessivo è di 0,5 milioni e la loro distribuzione
dipende dall’età dell’animale (550-1000 per cm2 nel neonato, 10-25 per cm2 nella scrofa di
40
2-3 anni). Sono semplici, tabulari e di tipo apocrino in estate e merocrino d’inverno; sono
ubicate al limite fra corion e sottocute o ancora più in profondità e, nel loro tratto
terminale, sono fortemente raggomitolate. Le ghiandole sebacee sono più piccole e meno
numerose se confrontate con gli altri animali domestici, ma hanno la stessa morfologia.
Sono disposte a rosetta o a gruppi di due attorno al follicolo pilifero. Hanno forma
semisferica o colonnare allungata [19, 20].
4.2 Anatomia della cute umana
La cute è l’unità pluritessutale complessa che riveste la superficie esterna del corpo.
Mostra due componenti comuni: l’epidermide, superficiale, sottesa dalla membrana basale,
e il derma, profondo. Ospita in entrambi gli strati recettori sensitivi e minute unità
pluritessutali dette produzioni cutanee, insieme alle quali e con l’ipoderma sottostante,
forma l’apparato tegumentale. Origina dall’ectoderma di rivestimento, dal mesenchima
cefalico e dal mesenchima somatico.
L’epidermide è un tessuto epiteliale composto e cheratinizzato che in superficie può
essere liscio, appena solcato o profondamente inciso; in profondità è sempre sollevato in
molteplici creste, dette creste epidermiche. Ha spessore che varia notevolmente da 5 mm
(schiena) a meno di 1 mm (palpebre). Comprende quattro citotipi diversi: i cheratinociti
(che rappresentano il principale contingente cellulare), i melanociti, le cellule di
Langerhans e le cellule di Merkel (complessivamente rappresentanti il 10-15% delle cellule
epidermiche). È colonizzata da due tipi di terminazioni sensitive: terminazioni sensitive
libere e terminazioni sensitive vincolate alle cellule di Merkel. È priva sia di vasi sanguigni
sia di vasi linfotiferi.
I cheratinociti sono cellule di origine ectodermica che proliferano per tutta la vita.
Diventano cellule cornee desquamanti man mano che raggiungono passivamente la
superficie con modalità che conferiscono all’epidermide un aspetto stratificato. Lungo il
loro cammino, producono e accumulano filamenti di cheratina nel citoplasma e si
rivestono di materiale impermeabilizzante, motivo per il quale muoiono e desquamano. Il
processo ha una durata complessiva di 20-30 giorni.
Vediamo il succedersi degli strati:
lo strato germinativo o basale è il più profondo, poggiante sopra una membrana
basale che forma un’interfaccia irregolare tra epidermide e derma; corrisponde al
compartimento proliferativo; è costituito da un unico strato di cellule di forma
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cuboidale con citoplasma leggermente basofilo povero di cheratina (tonofilamenti)
e un grosso nucleo, collegate tra loro e alle cellule dello strato spinoso per mezzo
di desmosomi e, alla membrana basale grazie agli emidesmosomi;
lo strato spinoso, anch’esso proprio del compartimento proliferativo, è formato da
4-8 strati di cellule basofile poliedriche che tendono ad appiattirsi man mano che
ci si avvicina allo strato superiore; le cellule di questo strato presentano numerose
estroflessioni, detti ponti citoplasmatici o spine, che conferiscono l’aspetto spinoso.
Estroflessioni di cellule adiacenti si connettono tramite desmosomi. Le cellule dello
strato spinoso contengono, oltre ad abbondanti tonofibrille (costituite da
citocheratine), anche granuli citoplasmatici detti corpi lamellari o cheratinosomi
(diametro tra 0,1 e 0,4 μm). Questi granuli contengono sostanze lipidiche che
vengono rilasciate nello spazio intercellulare nel successivo strato granuloso,
costituendo una barriera impermeabile. Si osservano inoltre organelli ellissoidali
scuri, di circa 0,3 x 0,7 μm, forniti di una membrana plasmatica e con una
caratteristica organizzazione interna a fitte lamelle concentriche che sono chiamati
melanosomi. Raggiunta la maturazione, le lamelle divengono difficilmente
distinguibili poiché sono piene di melanina;
lo strato granuloso, che corrisponde al compartimento maturativo, è formato da 35 strati di cheratinociti appiattiti; è lo strato più superficiale dell’epidermide,
formato da cellule non ancora nucleate. Queste, oltre ai corpi lamellari,
contengono granuli basofili detti granuli di cheratoialina. Questi granuli sono privi
di membrana e contengono proteine che interagiscono con i filamenti di cheratina
provocandone l’aggregazione;
lo strato lucido, proprio del compartimento differenziato, è uno strato chiaro,
omogeneo e presente solo nei massimi spessori della pelle (palmo della mano e
pianta del piede). È formato da 3-5 strati di cellule prive di nucleo, ricche di
filamenti di cheratina fittamente addensati e orientati parallelamente alla superficie
della pelle ed eleidina, una forma intermedia di cheratina;
lo strato corneo, sempre corrispondente al compartimento differenziato, varia da
pochi a centinaia di strati. È in assoluto lo strato più superficiale. È costituito da
elementi morti, privi di nucleo e di organuli, appiattiti, completamente
cheratinizzati e contenenti una bassissima percentuale di acqua, chiamati
corneociti. Lo spazio intercellulare è occupato da lipidi provenienti dai
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cheratinosomi, rappresentati prevalentemente dalle ceramidi, circa la metà in peso,
legate covalentemente all’involucro corneificato dei cheratinociti, un quarto da
colesterolo, il 10-15% da acidi grassi liberi, il resto da altre tipologie di lipidi, il più
importante dei quali è il colesterolo solfato. Ha funzione idrorepellente; le cellule
più profonde presentano desmosomi, mentre ne sono prive quelle più superficiali,
dette squame o cornee, che tendono a staccarsi per desquamazione.
I melanociti sono cellule stellate che derivano dai melanoblasti, a loro volta originati
dalle cellule dalle creste neurali. Poste nello strato germinativo, producono la melanina che
poi riversano nei cheratinociti i quali l’assumono, trascinandola negli strati superficiali,
perché svolga una funzione protettiva nei confronti dei raggi UV. Contengono infatti i
melanosomi che sono vescicole distaccate del Golgi, contenenti melanina, che vengono
esocitati all’estremità dei prolungamenti cellulari e vengono fagocitati dai cheratinociti.
L’attività dei melanociti e la persistenza o meno della melanina nei cheratinociti determina
il colore della pelle. I melanociti sono cellule dotate di numerosi prolungamenti che si
insinuano negli spazi intercellulari dallo strato basale allo strato spinoso.
Le cellule di Langerhans sono cellule APC (= Antigen Presentig Cells), dendritiche o
stellate; provengono dal midollo osseo e sono sparse in tutta l’epidermide, anche se si
concentrano soprattutto nello strato spinoso. Attivano sia i linfociti T residenti, sia i
linfociti T presenti nei linfonodi, dove sembra siano in grado di migrare dopo aver
fagocitato ed esposto l’antigene. Sono dotate di prolungamenti che si insinuano tra i
cheratinociti, similmente ai melanociti, dai quali però si differenziano sia per la presenza
dei granuli di Birbeck, discoidali e dalla funzione ancora oscura, sia dall’assenza di
melanosomi.
Le cellule di Merkel sono di origine neuroectodermica. Sono elementi ricchi di
grossolane espansioni citoplasmatiche, congiunte da desmosomi ai cheratinociti, e di
vescicole, il cui contenuto è rappresentato da un neurotrasmettitore. Sono numerose in
prossimità di una terminazione nervosa appiattita detta “disco tattile”, con la quale
formano un “corpuscolo tattile” che si suppone essere un meccanocettore. Sono sparse tra
i cheratinociti dello strato basale dell’epidermide; hanno forma rotondeggiante e
colorazione chiara con un nucleo anch’esso chiaro. Il loro citoplasma contiene filamenti
del citoscheletro e granuli osmiofili che contengono una varietà di neuropeptidi, cosa che
suggerisce una loro funzione neuroendocrina.
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A sinistra una rappresentazione della cute umana con indicati i componenti che si trovano al suo interno. A
destra la fotografia di una sezione istologica di cute umana: E. epidermide; K. Cheratine; D. derma; I. ipoderma;
GE. ghiandole sudoripare eccrine; DE. dotti delle GE.
Il derma è una robusta lamina di tessuto connettivo di spessore variabile (da 0,6 mm
nelle palpebre a 3 mm nel palmo delle mani o nella pianta dei piedi) organizzata in due
strati: lo strato papillare, più superficiale, molto vascolarizzato e organizzato in fasci di
fibre fini e a maglie strette, che deve il nome ai numerosi rilievi, le papille per l’appunto,
che interdigitano le creste epidermiche in modo da formare la giunzione dermoepidermica e che gli conferiscono perciò aspetto irregolare; lo strato reticolare, più
profondo e più abbondante formato da fasci grossolani e maglie relativamente larghe.
Entrambi sono occupati da cellule sudoripare, da complessi pilo-sebacei e da recettori
sensitivi. Il derma contiene abbondante matrice extracellulare, consistente sia di fibre sia
di una matrice amorfa. Le fibre sono di diversi tipi: quelle predominanti sono le fibre
collagene di tipo I (possono eventualmente essere presenti tracce di altri tipi di collagene),
a decorso leggermente sinuoso e disposte in varie direzioni. Le fibre collagene, una volta
secrete dalle cellule, si organizzano in fibrille spesse alcune decine di nanometri, con una
caratteristica striatura trasversale; diverse fibrille insieme formano una fibra cementata da
una matrice amorfa cosiddetta “intrafibra”. Le fibrille collagene appena formate vengono
stabilizzate nel giro di alcune settimane da legami covalenti tra le molecole costituenti,
diventando così insolubili. Esse sono inestensibili e molto resistenti alla tensione. Le
seconde per abbondanza sono le fibre elastiche, costituite da un’impalcatura di microfibrille tubolari e da una matrice amorfa che è la parte predominante. Le microfibrille
tubolari sono costituite da una glicoproteina, la fibrillina, e sono inestensibili; la matrice
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amorfa è costituita da un’altra proteina, l’elastina, che è responsabile del comportamento
elastico: si lascia facilmente distendere e recupera la forma e le dimensioni originarie al
cessare della forza applicata. La sostanza fondamentale amorfa è costituita in larga prevalenza da acqua in cui sono sospese molecole di glicoproteine e proteoglicani. Le glicoproteine presentano un asse proteico al quale sono unite brevi catene glucidiche, talvolta
ramificate; i proteiglicani sono catene glucidiche lunghe, rettilinee, costituite da una
successione ripetuta molte volte di un dimero diverso a seconda del glicosaminoglicano,
contenenti gruppi acidi sia carbossilici sia solfonici. I proteoglicani a loro volta si legano
con un’estremità della catena proteica ad un altro, lunghissimo glicosaminoglicano non
solfatato, l’acido ialuronico. Parte della sostanza amorfa si trova all’interno delle fibre
collagene per la loro cementazione, parte si trova tra le fibre ed è responsabile del turgore
del derma e della sua resistenza ed elasticità alla compressione. L’ancoraggio
all’epidermide è garantito dalla membrana basale: si trovano qui fibre reticolari, fibre
ancoranti e fibre dette ossitalaniche, ma anche speciali giunzioni dette emidesmosomi. Le
fibre reticolari sono simili alle fibre collagene, ma differiscono da queste sia per le sottili
dimensioni sia perché costituite da collagene di tipo III. Le fibre ancoranti sono proprie
unicamente della membrana basale e costituite da collagene di tipo VII. Le fibre
ossalaniche sono fascette di microfibrille tubulari, senza componente elastinica. Il derma
contiene numerose cellule quali i fibroblasti, i miofibroblasti, i macrofagi e i mastociti. I
capillari consentono la termoregolazione e il nutrimento delle cellule dell’epidermide, prive
di vascolarizzazione. Presenta una serie di meccanocettori come i corpuscoli di Messner e
i bulbi terminali di Krause, recettori rispettivamente delle deformazioni tattili e del freddo.
Le ghiandole sudoripare, le ghiandole sebacee e i follicoli piliferi invadono il derma e
l’ipoderma durante lo sviluppo embrionale nelle regioni della pelle dotate di peli o capelli.
In particolari regioni del corpo, quali il viso, la parte anteriore del collo e il cuoio
capelluto, sono presenti gruppetti di cellule muscolari striate (muscoli della mimica
facciale) che originano dalla fascia superficiale dell’ipoderma e si inseriscono nel derma.
Nel derma si trovano due tipi di recettori: i corpuscoli del Pacini che captano le vibrazioni
e le pressioni, e i corpuscoli di Ruffini che percepiscono le forze di tensione.
L’ipoderma è lo strato più profondo della pelle. È una lamina di tessuto connettivo lasso
che in alcune sue parti è così ricco di adipociti da assumere le caratteristiche del tessuto
adiposo bianco che prende così il nome di pannicolo adiposo. In queste zone ha uno
spessore rilevante e mostra un’organizzazione in tre strati: uno strato superficiale in
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continuità con il derma; uno strato profondo confinante con la fascia comune; uno strato
intermedio con presenza di setti, retinacoli, che delimitano compartimenti di varia forma
prima di confluire centralmente in una sottile fascia di tessuto connettivo denso, la fascia
superficialis (assente nella testa e negli arti). L’ipoderma contiene le parti inferiori delle
radici dei follicoli piliferi, le ghiandole sudoripare apocrine ed eccrine. In alcune zone del
viso, contiene anche lamine di muscolo scheletrico (muscoli mimici).
I recettori sensitivi si distinguono in liberi e corpuscolati. I primi sono semplicemente
terminazioni nervose appuntite presenti perlopiù nell’epidermide. Si comportano come
termorecettori e come nocirecettori. I recettori corpuscolati, invece, sono meccanocettori
del “tatto”. Si differenziano in:
corpuscoli di Messner, che raccolgono gli stimoli pressori nelle papille dendritiche
della pianta del piede e del palmo della mano e sono costituiti da terminazioni
nervose appiattite e da cellule di sostegno satelliti di modo da formare una
struttura assimilabile, per forma, ad una pila di monete;
gomitoli di Krause, contenuti principalmente nei genitali esterni e nel capezzolo
dove raccolgono gli stimoli presso-tensivi e hanno forma ad alberello;
corpuscoli del Pacini, si trovano nella parete dei visceri, nella capsula delle
articolazioni, nei tendini, nel perimisio, nel periostio e nei polpastrelli delle dita
dove raccolgono stimoli pressori; hanno la forma del seme di miglio e sono
costituiti da tre parti (la clava, interna, corrispondente al tratto terminale della
terminazione sensitiva; la capsula lamellare, un guscio di cellule estremamente
piatte e rivestite da una membrana basale; l’involucro fibroso, un comune mantello
di tessuto connettivo);
corpuscoli di Ruffini, presenti nelle dita delle mani, dei piedi e nella capsula delle
articolazioni dove raccolgono stimoli tensori; si presentano come piccoli corpi
fusiformi ad andamento orizzontale, formati dalla suola, costituita da un
addensamento di fibre collagene e di fibre elastiche che continuano nel corpo
formato da una fibra sensitiva.
La cute spessa è la cute della faccia palmare della mano e della faccia plantare del
piede. Ha quattro caratteristiche che la distingue dalla cute sottile, vale a dire che le creste
e i solchi della superficie sono raccolti nei dermatoglifi (impronte digitali), lo spessore
dell’epidermide è rilevante (soprattutto lo strato corneo), le ghiandole sudoripare eccrine
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sono molto numerose ed, infine, i peli e le ghiandole sebacee sono assenti. La cute sottile
è la cute più rappresentata: non ha dermatoglifi, ha un’epidermide relativamente poco
spessa, ha poche ghiandole sudoripare e ha peli e ghiandole sebacee.
I peli sono formazioni filiformi, con sezione rotondeggiante, sottili e trasparenti o grossi
e pigmentati, che emergono dalla superficie cutanea obliquamente, tutti eccetto le ciglia.
La porzione che fuoriesce dalla superficie è detta stelo, la porzione che rimane nascosta
nella cute è la radice avvolta nel follicolo pilifero, posizionato nel derma. Il maggior
componente del pelo è rappresentato da residui cellulari cheratinizzati e la colorazione
dipende dai pigmenti in essi contenuti. Ciclicamente ogni pelo si distacca e viene
sostituito: la vita media dei capelli varia dai 2 ai 4 anni, quella delle ciglia è di soli 3-5
mesi. Associate ad ogni pelo si trovano una o più
ghiandole sebacee e fasci di
muscolatura liscia (muscoli erettori del pelo) [21, 22, e].
4.4 In sintesi, affinità e differenze
Come si evince dalle descrizioni sopra riportate, il tessuto tegumentale umano e quello
suino sono similari. Sinteticamente, possiamo riassumere in punti le affinità e le differenze
che esistono tra la nostra cute e la pelle suina.
Pelle suina
Pelle umana
Caratteristiche simili:
massa della pelle in rapporto alla superficie corporea;
successione degli strati principali e secondari;
disposizione e densità dei peli e dei loro follicoli piliferi (il numero dei follicoli
piliferi per cm2 è per entrambe le specie di 11 ± 1);
spessore dell’epidermide;
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cinetica del ricambio cellulare;
composizione lipidica e proprietà biofisiche dei lipidi.
Differenze:
la pelle suina ha un muscolo interfollicolare supplementare;
il follicolo pilifero suino contiene peli a gruppi di tre;
il maiale ha una notevole quantità di ghiandole sudoripare su tutta l’estensione del
corpo [f].
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Capitolo 4: Macromolecole costituenti della pelle
I costituenti del tegumento esterno umano e animale su cui si è focalizzata la nostra
attenzione sono le proteine, in particolare il collagene che è quella presente in maggior
quantità, ed i lipidi. Lo studio infatti si concentra sulle modificazioni che queste molecole
hanno subito a causa del trattamento della pelle con il natrun.
4.1 Le proteine
Le proteine sono i costituenti fondamentali di tutte le cellule animali e vegetali; sono
una classe di macromolecole che presentano strutture complesse e differenziate e
svolgono una gamma di vaste funzioni negli organismi, quali: supporto strutturale, catalisi
(enzimi), trasporto, difesa, regolazione e movimento.
Ogni proteina è costituita da una catena aminoacidica ripiegata in modo da assumere una
specifica struttura tridimensionale necessaria per la funzione della proteina stessa. Le
proteine sono costituite da solo 20 tipi di aminoacidi, ma differiscono le une dalle altre
per la sequenza lineare in cui tali aminoacidi sono legati: la diversità del contenuto e della
sequenza di questi aminoacidi rappresenta la base della diversità della struttura e della
funzione delle varie proteine. Tutti gli aminoacidi contengono due importanti gruppi
funzionali, un gruppo amminico ed un gruppo carbossilico, ma si distinguono per la
presenza delle catene laterali, o gruppi R, che sono reattivi ed influenzano le proprietà
chimiche della proteina stessa. Le catene laterali possono essere molto diverse: formate da
un atomo d'idrogeno semplicemente, come nella glicina, o da strutture con anelli
aromatici, come nella fenilalanina, o da gruppi polari o carichi, come l’acido glutammico.
Le proprietà chimiche di un amminoacido sono proprio dovute alla tipologia della catena
laterale (ingombro sterico, idrofilia o idrofobia, carica, ecc.)
Nella polimerizzazione degli aminoacidi, il gruppo carbossilico di un amminoacido
reagisce con il gruppo amminico di un altro in una reazione di condensazione che porta
alla formazione di un legame peptidico. Si ha la formazione di una piccola catena di due
residui aminoacidici chiamata dipeptide. Un polimero lineare costituito da amminoacidi
collegati da legami peptidici è un polipeptide. Una proteina è costituita da una o più
catene polipeptidiche. Anche se i termini “proteina” e “polipeptide” sono spesso considerati sinonimi, i polipeptidi hanno in genere masse molecolari inferiori a 10.000 Dalton,
mentre le proteine hanno masse molecolari superiori. Ad una estremità di una catena
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polipeptidica è presente un gruppo amminico libero, mentre all’estremità opposta si trova
un gruppo carbossilico; esiste quindi una direzionalità.
In figura i 20 amminoacidi presenti nelle proteine con le caratteristiche dei loro gruppi R.
La diversità chimica che caratterizza gli amminoacidi consente alle cellule di sintetizzare
un numero enorme di proteine distinte, dotate di proprietà biochimiche molto diverse per
ciascuna sequenza amminoacidica. La varietà delle proteine è molto ampia, con sequenze
limitate a pochi aminoacidi, come nel caso di alcuni peptidi, oppure estremamente lunghe
in polimeri di elevata massa molecolare.
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La struttura delle proteine può essere descritta in termini di quattro livelli successivi di
complessità crescente:
la struttura primaria è data dalla sequenza aminoacidica della catena polipeptidica. Lo scheletro peptidico è il risultato della successine di tre atomi (-N-C-C-)
appartenenti al gruppo amminico, all’atomo di carbonio centrale e al gruppo
carbossilico di ogni residuo. Tale livello di strutturazione è molto importante
poiché determina il ripiegamento nello spazio della catena peptidica, determinando
la specifica attività biologica di ciascuna proteina. I livelli superiori derivano tutti
dalla struttura primaria;
la struttura secondaria consiste in modalità di ripiegamento della catena polipeptidica regolare e ripetuto all’interno di regioni diverse della proteina stessa, come
le α-elica e i β-foglietti. L' α-elica è una spirale e in questa struttura le catene
laterali dei residui aminoacidici si proiettano all’esterno dello scheletro peptidico
perpendicolarmente all’asse dell’elica. L’ α-elica è il risultato della conformazione
secondaria probabilmente più "naturale" che una catena peptidica possa assumere
e rappresenta pertanto l'elemento di struttura secondaria più comune nelle
proteine. Questa struttura è stabilizzata dalla formazione di legami a idrogeno tra
elementi dei legami pepticici. Essi si formano tra l’atomo di idrogeno debolmente
positivo del gruppo N-H di un legame peptidico e l’atomo di ossigeno debolmente
negativo del gruppo C=O di un altro legame peptidico. Tali legami conferiscono
discreta flessibilità alla struttura. In un'α-elica, i legami ad idrogeno dello scheletro
sono organizzati in modo che il C=O dell'ennesimo gruppo peptidico punti verso
l’N-H del (n+4)mo gruppo peptidico. Ciò produce un forte ponte ad idrogeno che
presenta una lunghezza N---O quasi ottimale di 2,8 Å. I residui aminoacidici (-R)
sporgono esternamente al filamento spiralizzato (elica). La distanza tra spira e
spira (passo) è di 5,44 Å, il raggio dell'elica è di 2,3 Å ed in ogni spira sono
presenti 3,67 amminoacidi. L’α-elica ha dunque un passo che è caratteristico e si
distingue dal passo caratterizzante la tripla elica. Nei foglietti β le catene
polipeptidiche sono quasi completamente distese e si ripiegano periodicamente su
loro stesse avanti e indietro. La catena risulta stabilizzata da legami a idrogeno che
si formano tra gli elementi dei legami peptidici. Gli atomi di idrogeno risultano
esposti verso l'esterno e ciò favorisce la formazione di nuovi legami idrogeno.
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Nell’immagine a sinistra una rappresentazione di un’α-elica. Nell’immagine
sopra la rappresentazione di un β-foglietto
Oltre ai due elementi regolari di struttura secondaria appena descritti, nelle
proteine sono presenti tratti di catena coinvolti in ripiegamenti "a gomito" che
invertono la direzione della catena polipeptidica permettendole di ripiegarsi nella
struttura terziaria. Questi tratti, definiti ripiegamenti ed anse, fanno da collegamento fra α-eliche o β-sheet ed hanno un ruolo molto importante nell’organizzazione 3D della catena peptidica. Nelle proteine in struttura terziaria queste
configurazioni curvilinee arrivano a rappresentare circa un terzo delle strutture
secondarie presenti. Molto comuni sono le brevi curve di 3-5 residui (β-turns) che
collegano due filamenti β consecutivi, orientati in modo antiparallelo. In queste
strutture secondarie curvilinee è quasi costante la presenza degli aminoacidi
glicina e/o prolina. La glicina, presentando un idrogeno come gruppo R e quindi
un limitato ingombro sterico, può assumere angoli non consentiti ad altri
aminoacidi. Essa può così avere un ruolo importante nella struttura proteica,
potendo far assumere alla catena angolazioni "insolite". La prolina è in realtà
un iminoacido poiché al posto del gruppo amminico -NH2, presenta il gruppo
iminico -NH-. Quando la prolina entra a far parte di una proteina il gruppo
iminico perde il suo unico idrogeno nella formazione del legame peptidico. In
questo modo non si forma un gruppo peptidico CONH, ma un gruppo CON. In
tali condizioni non può dunque formarsi il legame idrogeno e le strutture
secondarie regolari (eliche e foglietti) risultano instabili in corrispondenza dei
punti in cui si trova la prolina;
52
la struttura terziaria è caratterizzata da una determinata conformazione tridimensionale. Dopo aver raggiunto un livello stabile di strutturazione secondaria, la
catena polipeptidica continua a ripiegarsi tendendo a formare una molecola stabile.
I legami tra le catene laterali possono essere sia legami idrogeno, sia ponti salini
che si stabiliscono tra residui di acido aspartico, o glutammico, e lisina o arginina;
la struttura quaternaria presenta un'ulteriore livello di organizzazione strutturale
tridimensionale di più catene polipeptidiche, o subunità, distinte che possono
essere identiche o diverse tra loro. Queste catene si associano mediante legami
non covalenti o covalenti trasversali. Nelle proteine dotate di struttura quaternaria
ogni polipeptide possiede struttura primaria, secondaria e terziaria.
La perdita della corretta struttura terziaria di una proteina è detta denaturazione e si
accompagna alla perdita parziale o totale della funzione biologica della proteina stessa. La
denaturazione può essere causata da diversi fattori (calore, acidi, basi, ecc.) che
distruggono il complesso dei legami a idrogeno cruciali per la stabilizzazione della
proteina. È generalmente un processo irreversibile. Se non è così, il processo che
ristabilisce la forma biologicamente attiva della proteina è chiamato rinaturazione.
Considerando i diversi livelli strutturali, diventa utile classificare le proteine in due gruppi
principali: le proteine fibrose, che hanno catene polipeptidiche disposte in lunghi fasci o in
foglietti, e le proteine globulari, che hanno invece catene polipeptidiche ripiegate fino ad
assumere forme globulari pseudo sferiche.
Le proteine fibrose sono costituite da un unico tipo di struttura secondaria e, nei
vertebrati, sono prettamente interessate a dare resistenza e forma alle cellule. Tutte le
proteine fibrose sono molto stabili e sono utilizzate per scopi strutturali. Sono formate da
lunghe catene e spesso contengono ripetizioni della stessa sequenza e legami crociati; tra
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queste troviamo il collagene, le cheratine della lana e la miosina (proteine ad α-elica), le
cheratine della seta, le proteine amiloidee (proteine a foglietto β).
Le proteine globulari, diversamente, contengono più tipi di struttura secondaria e la loro
funzione è quella di proteine regolatrici, di trasporto e con attività catalitica, come ad
esempio gli enzimi o gli ormoni.
Conoscere la struttura tridimensionale delle proteine è molto importante per
comprendere la loro funzione. Le proteine sono molecole dinamiche, le cui funzioni in
molti casi dipendono da interazioni con altre molecole, chiamate ligando. Le principali
sono quelle legate a processi fisiologici importanti come il trasporto di ossigeno e le
funzioni immunitarie [21, 27].
4.2 Il collagene
Circa un quarto di tutte le proteine del nostro corpo è rappresentato dal collagene.
Esso è la più importante proteina strutturale fibrosa: forma cavi molecolari che rinforzano
i tendini e fogli grandi ed elastici che sostengono la pelle e gli organi interni. Esistono
circa 30 tipi differenti di collagene negli organismi animali. Nell’uomo se ne conoscono
circa 19. Si differenziano fra di loro per conformazione, localizzazione e funzione.
Possiamo classificarli in base alla tipologia in:
collagene fibrillare: localizzato nello spazio extracellulare, i filamenti di cui si
compone si allineano longitudinalmente con la testa dell’uno separata dalla coda
dell’altro da un breve intervallo; questi si associano latero-lateralmente con legami
crociati covalenti sovrapponendosi reciprocamente per circa un quarto della loro
lunghezza in modo da formare sottilissime strutture filamentose dette micro
fibrille. Queste si auto aggregano in unità filamentose dette fibrille;
collagene associato a fibrille: fibre collagene non isolate che si associano al
collagene fibrillare in vari modi. Possiamo avere questo tipo di collagene all'interno
delle fibrille, oppure che forma legami tra le fibrille, o, ancora, che forma legami
tra le fibrille ed altri componenti della matrice extracellulare;
collagene reticolare: sono fibre che si organizzano in maglie reticolate, localizzate
negli spazi pericellulari o nella membrana basale.
Una seconda classificazione avviene in base alla localizzazione.
I collageni fibrillari si differenziano e si trovano rispettivamente nei diversi distretti
corporei:
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Tipo I: nelle ossa, nella pelle, nei tendini, nei legamenti, nella cornea, negli organi;
interni e nella dentina. Rappresenta circa il 90% del collagene totale nell’uomo;
Tipo II: nelle cartilagini, nei dischi intervertebrali e nell'umor vitreo;
Tipo III: nella pelle, nei muscoli, nella parete dei vasi sanguigni e organi interni;
Tipo V: associato al collagene di tipo I;
Tipo XI: associato al collagene di tipo II.
I collageni associati a fibrille sono:
Tipo IX: si associa al collagene di tipo II nella cartilagine;
Tipo XII: si associa ai collageni di tipo I e III nel derma e nei tendini.
I collageni reticolari:
Tipo IV: costituisce gran parte della membrana basale;
Tipo VII: forma fibrille di ancoraggio nelle giunzioni dermo-epidermiche;
Tipo VIII: si associa agli endoteli;
Tipo X: presente nelle cartilagini di coniugazione delle ossa.
L'elica del collagene è una struttura secondaria diversa dall'α-elica. L'elica del collagene,
oltre ad essere sinistrorsa, è infatti più "stirata" (ha un passo quasi doppio rispetto all' αelica) ed ha un diametro inferiore, avendo solo tre residui amminoacidici per ciascuna
spira. Il collagene ha tre catene polipeptidiche separate, dette catene α, che sono
superavvolte le une sulle altre a formare una tripla elica. L'avvolgimento nel collagene è
destrorso, mentre come abbiamo precedentemente affermato, le singole catene α sono
sinistrorse. Ogni molecola conta circa 1000 aminoacidi, è lunga circa 300 nm e ha un
diametro di circa 1,5 nm. Ogni catena è caratterizzata da una sequenza aminoacidica
ripetitiva di un'unità tripeptidica Gly-X-Pro oppure Gly-X-Hyp. Queste catene formano
l'unità strutturale del collagene chiamata tropocollagene, una proteina con massa
molecolare di 285 kiloDalton. I filamenti di tropocollagene sono tenuti insieme da legami
idrogeno. Tali legami sono possibili grazie all'idrossilazione della lisina e della prolina ed
alla presenza di glicina. Quest'ultima è fondamentale perché presenta un gruppo R
costituito da un solo atomo d'idrogeno caratterizzato da ingombro sterico minimo che
consente il compatto ripiegamento dell'elica del collagene.
Solitamente per il collagene sono presenti due catene alfa: α(I) codificate dal gene COL1A1
e α(II) codificata dal gene COL1A2. Le due α(I) sono identiche fra loro e differiscono
dall’α(II) per la loro sequenza amminoacidica; sono sintetizzate in rapporto 2:1. Questi
55
geni possono andare incontro a mutazioni. I sintomi associati a mutazioni del gene
COL1A2 tendono ad essere meno gravi rispetto alle mutazioni del gene COL1A1
riflettendo, quindi, il diverso ruolo delle catene di alfa2 nell'integrità della matrice.
I collageni I, IV, V e XI sono composti da 2 o 3 tipi differenti di catene α, mentre i tipi II,
III, VII, e XII sono composti da un solo tipo di catena α.
La sintesi del collagene avviene ad opera di diversi tipi cellulari a seconda del tessuto. Il
processo si sviluppa in due fasi:
Intracellulare, caratterizzata dalla produzione di procollagene per mezzo di un
precursore che viene prima idrossilato, poi glicosilato, organizzato nella tripla elica
e rilasciato all'esterno della cellula;
Extracellulare, proteolisi alle estremità N e C terminale con trasformazione del
procollagene in tropocollagene. Il tropocollagene si organizza in fibrille. È in
questa fase che si generano i legami crociati tra le fibrille per formare le fibre di
collagene.
56
La sequenza ripetitiva è Gly–X–Y dove la glicina è
sempre presente ogni terzo residuo e X e Y
possono essere un qualunque aminoacido, ma sono
spesso prolina e lisina. Le glicine si trovano al
centro dell’elica a causa della loro ridotta
dimensione e sono legate tra loro da legami di Van
der Waals. Tutti i residui X e Y si trovano
all’esterno. La sequenza più frequente dunque vede
Gly–Pro–Hyp. Inoltre prolina e lisina spesso
vengono idrossilate a causa di modificazioni posttraslazionali in idrossiprolina ed idrossilisina.
L’idrossiprolina permette anche la formazione di
legami fra i gruppi carbonilici non impegnati in
altri legami ed una serie di molecole di acqua che
possono disporsi intorno alle eliche di collagene in
due modi: legandosi strettamente in siti specifici
lungo le catene di collagene oppure andando a
riempire gli spazi vuoti tra le molecole.
Le molecole di acqua si legano intorno alle
triple
eliche
di
collagene
seguendo
l’andamento dell’elica e vanno a formare un
vero e proprio cilindro di idratazione. Questo
permette un’ulteriore stabilizzazione delle
eliche di collagene [29, 30, 32, 35].
Rappresentazione della progressiva idratazione del
peptide GlyAla. Partendo da sinistra la tripla
elica nuda (i tre colori indicano le tre catene peptidiche) e, in crescendo, i vari gusci d’idratazione
[30].
A fianco la densità della struttura dell’acqua sulle
tre eliche [32].
57
Il comportamento dell’acqua è complesso ed è causato
da diversi tipi di ponti d’acqua coinvolti nell’aggregazione e nella stabilizzazione della molecola di
collagene.
Molteplici i tipi di ponti d’acqua che sono stati
identificati in studi precedentemente condotti:
α: ponti intracatena tra i gruppi C=O Hyp(Y) e
i gruppi C=O Gly [30];
β: ponti intercatena tra i gruppi C=O Hyp(Y) e
i gruppi C=O Gly [30];
γ: ponti intracatena tra i gruppi O-H Hyp(Y) e
i gruppi C=O Hyp(Y) [30];
κ: ponti intercatena tra i gruppi O-H Hyp(X) e
i gruppi C=O Gly [32];
λ: ponti intracatena tra i gruppi O-H Hyp(X) e
i gruppi O-H Hyp(Y) [32];
Un esempio dei vari tipi di ponti
d’acqua. In A un ponte di tipo
κ; in
μ: ponti intercatena tra i gruppi O-H Hyp(X) e
i gruppi O-H Hyp(Y) [32].
B un ponte di tipo λ; in C un ponte
di tipo μ [32].
4.3 I lipidi
I lipidi sono un composto eterogeneo di composti idrocarburici che hanno la proprietà
di essere insolubili in acqua a causa della presenza di gruppi covalenti apolari. Le molecole
apolari possono associarsi tra loro formando aggregati di grandi dimensioni e quindi
possono essere considerate macromolecole. Quando sono sufficientemente vicine,
risentono delle forze attrattive deboli di Van der Waals e della forza di London che
risultano essere d’intensità sufficiente a tenerle insieme. I lipidi sono solubili in altri lipidi
oppure in solventi apolari. Le funzioni sono diverse a seconda della loro ubicazione. I
grassi vengono definiti acidi grassi saturi se ci sono esclusivamente legami singoli tra gli
atomi di carbonio nella catena idrocarburica; se ci sono, invece, uno o più legami doppi o
tripli, si parla di acidi grassi insaturi. I grassi e gli oli sono lipidi semplici, anche noti come
58
trigliceridi. Se sono solidi a temperatura ambiente sono definiti grassi, se liquidi, oli. I
trigliceridi sono formati da acidi grassi e glicerolo: il glicerolo è una piccola molecola che
presenta tre gruppi ossidrile (-OH); gli acidi grassi sono acidi carbossilici (-COOH) forniti
di lunghe catene idrocarburiche. Nel tessuto adiposo del corpo umano, essi sono contenuti
in percentuali variabili tra il 60 e l’85% (contro l’acqua al 5-30% e le proteine al 2-3%) e
il 90-99% di essi è costituito da trigliceridi. I lipidi giocano un ruolo fondamentale nella
funzione e nel mantenimento della barriera della pelle; lo strato corneo consiste perlopiù
di ceramidi, acidi grassi liberi e colesterolo, più o meno nelle stesse concentrazioni [4, 21,
33, 34, 40]. Essi sono organizzati in strutture lamellari con un doppio strato nel quale le
catene lipidiche sono altamente ordinate [40].
Sopra abbiamo lo schema che rappresenta i trigliceridi, sotto lo schema delle ceramidi 2 e 5.
59
Capitolo 5: Tecniche analitiche
5.1 Spettroscopia infrarossa
La spettroscopia infrarossa è tra i metodi d’indagine più accurati ed utilizzati per
investigare la struttura della materia biologica; spesso è applicata nel campo dei beni
culturali.
Si inserisce tra le tecniche che sfruttano l’interazione tra radiazione elettromagnetica e
materia e riguarda i fenomeni di assorbimento dell’energia elettromagnetica in termini di
transizioni tra livelli quantizzati vibrazionali e rotazionali in atomi o molecole.
Tali interazioni vengono provocate e registrate in maniera controllata negli spettrofotometri, muniti di specifiche sorgenti di radiazione nell’infrarosso. Gli spettri che si
ottengono permettono lo studio delle lunghezze d’onda e delle intensità delle radiazioni
assorbite dal campione in esame. Gli spettri infrarossi presentano picchi caratteristici dei
vari tipi di vibrazioni molecolari; questi, quindi, risultano utili per l’identificazione dei
gruppi funzionali delle molecole presenti nel campione e conseguentemente delle molecole
stesse, consentendo la caratterizzazione chimica del campione analizzato. In particolare la
spettroscopia di assorbimento infrarosso è preziosa per lo studio delle sostanze organiche
poiché i legami chimici dei gruppi funzionali assorbono radiazioni infrarosse ad energie
differenti e caratteristiche.
La tecnica IR presenta notevoli vantaggi, quali:
Versatilità: può dare informazioni strutturali su un ampio range di materiali
(organici ed inorganici, cristallini ed amorfi, monomerici e polimerici);
Rapidità d’esecuzione;
Accuratezza e precisione;
Discreta sensibilità;
Costi relativamente economici.
Lo spettro elettromagnetico può essere diviso in diverse regioni: i raggi γ, i raggi X,
l’ultravioletto, il visibile, l’infrarosso, le microonde e le onde radio.
Accanto alla lunghezza d’onda (λ) e alla frequenza (ν), parametri solitamente impiegati nel
_
campo della spettroscopia, si utilizza nell’IR il numero d’onda (ν) la cui unità di misura è
in cm-1 e corrisponde al reciproco della lunghezza d’onda:
_
_
ν = 1/λ
60
La radiazione elettromagnetica infrarossa comprende un vasto range di energie che va dai
10000 cm-1 ai 100 cm-1. La porzione IR dello spettro che concerne la radiazione infrarossa
può essere divisa in tre regioni: il lontano infrarosso (ν < 400 cm-1), il medio infrarosso
(400 cm-1 < ν < 4000 cm-1) ed il vicino infrarosso (4000 cm-1 < ν < 15000 cm-1).
La radiazione infrarossa è in grado di promuovere transizioni energetiche dei livelli
vibrazionali e rotazionali delle molecole. Le prime sono dovute al fatto che gli atomi non
occupano posizioni rigidamente fisse le une rispetto alle altre, ma vibrano con frequenze
ben determinate intorno alla loro posizione media di equilibrio; le seconde sono dovute ai
possibili modi di rotazione della molecola attorno ai tre assi di rotazione perpendicolari
tra loro, considerando la molecola stessa come un insieme rigido, oppure, solo a due assi,
se la molecola è lineare.
Affinché una radiazione elettromagnetica possa trasferire energia ad una molecola,
facendola passare da uno stato vibrazionale ad un altro, è indispensabile che la molecola
possegga un momento di dipolo variabile che cambia con il variare delle distanze
interatomiche: in tal caso il valore del momento di dipolo oscilla con la frequenza di
vibrazione della molecola e, se questa frequenza coincide con la frequenza a cui oscilla il
campo elettrico della radiazione, quest’ultima è in grado di trasferire energia alla
molecola, per risonanza. Le molecole biatomiche mononucleari (ad esempio H2, Cl2 e N2)
non possono dar luogo ad assorbimenti nell’infrarosso in quanto presentano momento
61
dipolare nullo, essendo molecole simmetriche. Tutte quelle molecole che presentano
variazione del momento dipolare, sono visibili all’IR.
Ci sono due tipi fondamentali di vibrazioni molecolari: lo stretching ed il bending.
Lo stretching è un movimento ritmico lungo l’asse di legame con conseguente aumento e
diminuzione della distanza interatomica. Può essere simmetrico se entrambi i legami si
accorciano o si allungano contemporaneamente, oppure asimmetrico, se un legame si
accorcia e l’altro si allunga.
La vibrazione di bending, invece, è dovuta ad una variazione dell’angolo nei legami con un
atomo in comune, oppure ad un movimento di un gruppo di atomi rispetto al resto della
molecola senza che si muovano gli atomi nel gruppo, uno rispetto all’altro. Quattro sono i
tipi di bending: due avvengono nel piano che contiene i tre atomi (rocking e scissoring);
gli altri due, invece, avvengono fuori dal piano contente gli atomi (twisting e wagging).
62
Approssimando il legame chimico ad un oscillatore armonico, rappresentato da due masse
legate da una molla, la frequenza di oscillazione del legame può essere calcolata
teoricamente mediante la relazione:
νvibr =
dove νvibr è la frequenza di vibrazione, c la velocità della luce, k la costante di forza
espressa in N/m e μ =
la massa ridotta espressa in kg. Tale relazione discende
dalla legge di Hooke. Immaginando di mettere in moto il sistema, potremmo osservare che
sfere di piccola massa saranno più facili da muovere rispetto a sfere dotate di grande
massa e quindi la frequenza alla quale esse oscillano sarà maggiore; inoltre, più rigida è la
molla e maggiore sarà la frequenza di oscillazione. Ciò significa che, in una molecola,
oscillatori costituiti da atomi con masse piccole oscillano a frequenze più alte e atomi
uniti da legame singolo vibrano a frequenze più basse rispetto a quelli uniti da legami
doppi o tripli.
Utilizzando un gran numero di campioni modello e di semplici molecole è stato possibile
associare ad ogni gruppo o frammento molecolare la frequenza o il numero d’onda
caratteristico, nonché l’intensità della banda e la sua ampiezza a metà altezza. Tutti i dati
sono stati raccolti in tabelle, dette tabelle di correlazione. Di seguito viene riportato un
esempio, molto semplificato, di una di queste tabelle, costruita per identificare le
frequenze di vibrazione dei gruppi molecolari caratteristici delle proteine.
63
La spettroscopia IR a trasformata di Fourier (FT-IR), detta anche interferometria, si
basa sul principio di funzionamento dell’interferometro messo a punto da Michelson nel
1880. Questa tecnica viene anche detta non dispersiva, in quanto le diverse frequenze del
fascio incidente non sono separate a monte del campione in esame, ma lo raggiungono
tutte contemporaneamente dopo aver attraversato l’interferometro stesso (multiplex).
Questo offre indubbiamente il vantaggio della rapidità delle analisi, oltre all’alta risoluzione, anche per campioni di dimensioni limitate e piuttosto assorbenti. Negli ultimi anni,
la spettroscopia infrarossa si è imposta quale strumento d’indagine potente nello studio di
molecole complesse, in particolare in seguito allo sviluppo ed alle disponibilità di
spettrofotometri operanti in trasformata di Fourier, nonché ai progressi raggiunti nella
costruzione di più sensibili sistemi di rivelazione. Sono inoltre attualmente sul mercato
strumenti FT-IR portatili che consentono di effettuare analisi in situ con buone
prestazioni.
Lo spettro IR di un campione può essere acquisito in trasmittanza oppure in riflettanza.
Gli spettri infrarossi vengono spesso rappresentati riportando la trasmittanza percentuale
T=(
100)
Dove I e I0 rappresentano rispettivamente l’intensità della luce che raggiunge il rivelatore
in presenza ed in assenza del campione, contro il numero d’onda espresso in cm-1.
È possibile utilizzare anche l’assorbanza A
A = (Log
64
)
come misura delle proprietà assorbenti del campione e, per come sono espresse, è
evidente che assorbanza e trasmittanza sono legate dalla relazione:
A = Log
Misure in trasmittanza: si procede con questo metodo se il campione è sufficientemente
trasparente alla radiazione IR, dunque si lavora in trasmittanza o in assorbimento. In
questo caso l’analisi si effettua su un’aliquota di campione miscelata al KBr per formare
una pastiglia che si sottopone all’analisi.
Misure in riflettanza: si opta per questa scelta quando il campione non è trasparente e
quindi è necessario lavorare in riflettanza, registrando cioè lo spettro delle radiazioni IR
riflesse dalla superficie del campione. Si può misurare la riflettanza speculare, cioè le
radiazioni riflesse con identica angolazione, oppure la riflettanza diffusa, cioè le radiazioni
riflesse ad angoli differenti. Mentre le misure in trasmittanza richiedono quasi sempre il
prelievo di un’aliquota di campione, quelle in riflettanza si prestano ottimamente ad
essere effettuate sulla superficie del campione e quindi non richiedono il trattamento dello
stesso, oltre ad essere anche applicabili in situ. Una modalità particolare è quella
cosiddetta Attenuated Total Reflection o ATR: in questo caso si impiega una sonda con un
cristallo di diamante o di altri materiali che viene posta a contatto con la superficie del
campione in un’area di circa 1 mm di diametro. Ciò permette di raccogliere lo spettro in
riflettanza di uno spessore di 2-3 μm del campione. Ad ogni riflessione infatti, il raggio
penetra per alcuni micron nel materiale, venendone in piccola parte assorbito (o
attenuato). Dopo alcune riflessioni la diminuzione dell’intensità del raggio è sufficiente per
essere rilevata dallo spettrofotometro dando uno spettro IR in riflettanza attenuata (ATR).
Per estendere poi le possibilità di analisi in situ è possibile sfruttare vantaggiosamente le
fibre ottiche per le misure FT-IR in riflettanza e, in misura minore, in trasmittanza.
Attraverso l’impiego di sonde è possibile irradiare il campione e raccogliere la radiazione
diffusa. Il grande vantaggio dell’impiego delle fibre ottiche consiste nella possibilità di
effettuare analisi totalmente non distruttive e senza toccare il campione; inoltre non ci
sono vincoli dovuti alla forma del campione. Gli unici inconvenienti dell’impiego di fibre
ottiche sono legati al costo notevole poiché sono assemblate a partire dai materiali aventi
purezza elevatissima e al fatto che esse non sono sensibili a tutto lo spettro IR: si perde
una parte dell’informazione, a differenza di quanto possono fare gli strumenti da banco.
65
Gli spettri di riflettanza sono simili agli spettri in trasmissione: in generale si osservano le
stesse bande, ma le loro intensità relative sono diverse; inoltre sebbene le assorbanze
varino con l’angolo d’incidenza, esse sono indipendenti dallo spessore del campione in
quanto la radiazione penetra nel campione solo per pochi micrometri.
Spettrofotometro IR a trasformata di Fuorier
Nella figura sotto riportata vediamo uno schema del funzionamento di uno
spettrofotometro che lavora in trasformata di Fourier.
Una sorgente emette un raggio infrarosso che viene indirizzato ad un beamsplitter che lo
divide in due raggi di intensità uguale, indirizzati uno ad uno specchio fisso e l’altro ad
uno specchio mobile che si muove avanti e indietro di moto rettilineo uniforme a velocità
nota su un percorso fisso. I due raggi vengono perciò riflessi dai due specchi e la loro
combinazione viene inviata ad un rivelatore. Si interpone sul tragitto del raggio uscente
inviato al detector il campione che verrà quindi analizzato. Anche se i due raggi arrivano
al detector insieme, essi hanno compiuto un diverso cammino ottico, producendo
fenomeni di interferenza costruttiva e distruttiva, che creano un segnale al rivelatore
dipendente dalla differenza di cammino ottico dei due raggi e quindi alla posizione dello
specchio mobile in quell’istante. In base al movimento dello specchio, tutte le radiazioni
monocromatiche contenute nella luce emessa dalla sorgente danno luogo ad un segnale
complessivo di interferenza, l’interferogramma, che contiene in sé le informazioni
riguardanti le frequenze della luce emessa. L’operazione matematica della trasformata di
66
Fourier permette di passare dal dominio delle distanze al dominio delle frequenze
convertendo l’interferogramma in uno spettro vibrazionale. Indicando con la x la variabile
di scansione dell’interferometro (espressa in unità di spazio-tempo) con la ν la frequenza
delle radiazioni emesse dalla sorgente, con S(ν) la funzione “spettro” e con T(x) la
funzione “interferogramma”, la trasformata di Fourier è data dalla relazione:
S(ν) =
dx
Il passaggio inverso, dall’interferogramma allo spettro, si ottiene invece mediante la
funzione detta “antitrasformata di Fourier” ed è espressa dalla relazione:
T(x) =
dν
L’interferometro dà quindi la possibilità di cogliere contemporaneamente tutte le
frequenze dello spettro IR nel rivelatore; ciò è possibile grazie alla trasformazione della
luce policromatica emessa dalla sorgente in un interferogramma dove l’assorbimento non
è più in funzione della frequenza, ma del tempo. L’interferogramma viene così
trasformato dal calcolatore collegato allo strumento in un tradizionale spettro IR
mediante, appunto, la Trasformata di Fourier che permette la trasformazione del grafico
dello spazio o del tempo in uno spettro che rappresenta la variazione dell’intensità del
segnale in funzione del numero d’onda della radiazione
S’( ) =
dx
Lo spettro infrarosso si presenta come una sequenza di bande di assorbimento registrate
in funzione della lunghezza d’onda o più frequentemente del numero d’onda. I parametri
che caratterizzano una banda di assorbimento IR sono: la posizione, l’intensità e la forma.
La posizione viene indicata con il numero d’onda in cm-1 ed identifica la vibrazione del
gruppo funzionale. L’intensità di una banda (ossia l’altezza del picco) esprime la
probabilità che avvenga la transizione energetica dallo stato fondamentale allo stato
eccitato che provoca appunto l’assorbimento. Essa dipende quindi dalla variazione del
momento dipolare. Le bande possono essere classificate in forti (s = strong), medie (m =
medium) e deboli (w = weak). La forma può essere stretta (sharp) o larga (broad).
L’interpretazione degli spettri ottenuti può essere fatta per confronto con database
oppure con la letteratura [15, 23, g].
67
5.2 Identificazione delle bande IR delle proteine
Un gran numero di polipeptidi sintetici è stato studiato con la tecnica FT-IR per la
caratterizzazione degli spettri infrarossi di proteine con una definito contenuto di
struttura secondaria. I risultati ottenuti sono stati analizzati per mezzo di modelli teorici e
confrontati con i risultati ottenuti su proteine. Analizzando una proteina con questa
tecnica vediamo uno spettro che è caratterizzato dalla vibrazione del gruppo peptidico,
l’unità strutturale ripetitiva delle proteine, che dà origine a nove bande caratteristiche
dette Amide A, B, I, II, III, IV, V, VI e VII.
Amide A (3500 ÷ 3300 cm-1) è dovuta alle vibrazioni di stretching del gruppo N-H;
Amide B (3100 cm-1) origina da una risonanza di Fermi tra il primo overtone della banda
Amide II e la vibrazione dello stretching N-H;
Amide I e Amide II sono le due bande principali e quelle caratteristiche dello spettro
infrarosso delle proteine. Esse sono sensibili alla conformazione della proteina:
Amide I (1600 ÷1700 cm-1) è associata alla vibrazione di stretching dei gruppi C=O
(70-85%) e C-N (10-20%);
Amide II (1510 ÷1580 cm-1) risulta dalla vibrazione di bending del gruppo N-H (4060%) associata alla vibrazione di stretching dei gruppi C-N (18-40%) e C-C (10%);
68
Amide da III a VII sono bande molto complesse che dipendono dal campo di forza, dalla
natura delle catene laterali e dal legame idrogeno. Non sono particolarmente utili per
ricavare informazioni strutturali.
Anche le catene laterali aminoacidiche contribuiscono ad arricchire lo spettro IR di bande
nella regione dei numeri d’onda compresi tra 1800 e 1400 cm-1 ma, tra tutti gli aminoacidi,
solo nove (Asp, Asn, Glu, Gln, Lys, Arg, Tyr, Phe, His) mostrano bande con una intensità
sufficientemente elevata da potere essere distinte e separate. Nella tabella riportata sotto
sono elencati gli assorbimenti più significativi.
cm-1
Aminoacido Vibrazione
Asp
Glu
-COO
pH>pK (~4.5)
1574
-COOH
pH<pK (~4.5)
1716
-COO
pH>pK (~4.4)
1560
-COOH
pH<pK (~4.4)
1712
Arg
-CN3H5+
1673
Lys
-NH3+
1629
Asn
-C=O
1678
-NH2
1622
-C=O
1670
-NH2
1610
Gln
Tyr
ring-OH
pH<pK (~10)
1518
ring-O
pH>pK (~10)
1602
His
ring
1596
Phe
ring
1494
-COO
1598
-COOH
1740
-NH3+
1631
-NH2 bd
1560
Gli assorbimenti di questi gruppi sono comunque così deboli e così sovrapposti anche in
una proteina piccola che difficilmente possono essere utilizzati per discriminare i singoli
aminoacidi componenti un polipeptide [23].
69
5.3 Determinazione della struttura secondaria di una proteina da uno spettro IR
L’analisi della struttura secondaria delle proteine dalla banda Amide I è stata resa
possibile grazie all’avvento della spettroscopia FT-IR, la digitalizzazione degli spettri e
l’impiego di software in grado di eseguire operazioni in breve tempo.
L’operazione che viene eseguita è quella di deconvoluzione della banda, basata
sull’assunzione che essa sia costituita di singole componenti, ciascuna caratteristica di un
tipo di struttura secondaria, sovrapposte e indistinguibili. Applicando un procedimento di
curve-fitting è possibile separare ciascuna singola componente, la cui area risulterà
proporzionale alla percentuale di struttura secondaria presente nella proteina. Lo spettro
viene scomposto in componenti gaussiane con una procedura di fitting iterativo.
Scomposizione in componenti gaussiane della banda Amide I,
ciascuna corrispondente ad un tipo di struttura secondaria
Il problema dell’individuazione della posizione delle bande che costituiscono la banda
Amide I viene risolto utilizzando l’analisi delle bande per mezzo della derivata seconda
dello spettro. La posizione delle bande costituenti viene scelta in corrispondenza dei
minimi dello spettro della derivata seconda. Per distinguere i minimi reali dalle
fluttuazioni dovute al rumore del segnale, si assume che le componenti debbano avere
una larghezza almeno compresa tra gli 8 e i 28 cm-1.
Gli assorbimenti dei diversi tipi di struttura secondaria sono riportate in tabella:
Amide I frequency (cm-1)
Structure
Antiparallel β-sheet /aggregated strands 1675 – 1695
310-helix
1660 – 1670
α-helix
1648 – 1660
70
Unordered
1640 – 1648
β-sheet
1625 – 1640
Aggregated Strands
1610 – 1628
Di seguito è riportato un esempio che possa fare maggior chiarezza nella comprensione di
tale operazione: vediamo prima la derivata seconda del segnale con l’analisi dei componenti e di seguito la banda Amide I per la Lisozima, scomposta nelle sue gaussiane.
Nella tabella sotto riportata si trovano le percentuali di struttura secondaria dedotte
dall’analisi dello spettro FT-IR che assomigliano molto alle medesime percentuali
analizzate con tecnica a raggi X, tipica per questo tipo di analisi [23].
71
Struttura Secondaria X-Ray % FT-IR %
α-helix
45
41
β-sheet
19
29
Turn
23
16
Random
13
14
5.4 Identificazione delle bande IR nei lipidi
Durante gli ultimi 40 anni la spettroscopia infrarossa è stata impiegata sempre più
largamente come tecnica per lo studio qualitativo e quantitativo di questi composti che
nei tessuti biologici risultano variamente idratati. I lipidi infatti contengono parecchi
gruppi IR-attivi sia nella regione idrofobica, sia in quella interfacciale ed in quella polare.
Nella seguente tabella sono elencate alcune delle vibrazioni caratteristiche di questi
composti:
Gruppo funzionale Modo vibrazionale Numero d’onda (cm-1)
R-NH2
stretch.
3000-3500
C-CH3
stretch. asimm.
2960
C-CH2
stretch. asimm.
2922
C-CH3
stretch. simm.
2870
C-CH2
stretch. simm.
2850
C=O
stretch.
1720-1750
C=C
stretch.
1600-1680
CH3
bending asimm.
1450-1480
-PO2
stretch.
1220
CH2
wagging
1400-1320
La posizione e la forma delle bande non è fissa, ma dipende dalla lunghezza della catena
idrocarburica dei lipidi, dal grado di idratazione e dalla temperatura alla quale è
mantenuto il campione; cioè se il sistema si trova ad una temperatura più o meno vicina
alla temperatura della transizione di fase.
72
Dipendenza della posizione di alcune bande caratteristiche dei lipidi dalla
temperatura nello spettro IR: in A la banda caratteristica dello stretching dei CH 2; in
B la banda di stretching dei C=O; in C la banda di stretching del PO 2
5.5 Strumentazione impiegata per le analisi FT-IR in trasmissione e in riflessione
Per le nostre analisi FT-IR sono stati utilizzati due spettrofotometri in due modalità
differenti. Per le misure in trasmittanza sono state preparate pastiglie di bromuro di
potassio (KBr) ed è stato utilizzato uno spettrometro Jasco FT-IR-420, dotato di sorgente
IR al seleniuro di zinco (SeZn), beamsplitter KBr e detector DLATGS; 128 scansioni,
risoluzione di 2 cm-1, in un intervallo compreso tra 4000 e 400 cm-1. Per le misure in
riflettanza, che non necessitano di preparazione del campione, abbiamo usato uno Jasco
FT-IR 6100, con sorgente ad alta intensità, beamsplitter KBr e detector DLATGS.
L’accessorio Pike diamond sigle-reflection ATR ha permesso di fare misure in ATR.
Abbiamo lavorato con scansioni in automatico (variabili in numero tra 80 e 100 circa) con
una risoluzione di 4 cm-1, nell’intervallo compreso tra 4000 e 400 cm-1.
5.6 SEM
Il SEM (Scanning Electron Microscope) è uno strumento largamente utilizzato nelle
scienze dei materiali per svolgere indagini analitiche e di imaging. Sfruttando elettroni ad
alta energia come sonda è possibile infatti ottenere numerose informazioni ed immagini
con risoluzione nanometrica; gli elettroni ad alta energia offrono inoltre il vantaggio di
poter essere facilmente generati, deflessi e rivelati.
Il microscopio elettronico a scansione è costituito da una colonna, tenuta ad un vuoto di
10-610-7 torr grazie all'impiego di pompe rotative e turbomolecolari.
73
La colonna è composta da:
Sorgente: gli elettroni possono essere generati in due modi:
1) da un filamento di W o LaB6 per effetto termoionico. La corrente che
attraversa il filamento è di circa 2,5 A; gli elettroni vengono accelerati verso
l'anodo da un potenziale di 0,1-40 KV. La densità di corrente che scaturisce dal
filamento è data dalla legge di Richardson
J = AT2 ∙ e-EwKbT
dove T è la temperatura, EW l'energia di estrazione del materiale di cui è
composto il filamento, KB la costante di Boltzmann e A un parametro
correttivo;
2) da un pezzo appuntito di W per effetto di campi elettrici molto intensi;
74
Lenti elettromagnetiche: una volta prodotti, gli elettroni vanno focalizzati e deflessi
per consentire la focalizzazione e la loro scansione sul campione. Tutto questo
viene attuato grazie all'utilizzo di lenti elettromagnetiche. Queste consistono di
cilindri di ferro dolce al cui interno si trovano degli avvolgimenti di rame. Come
sappiamo dalle leggi dell'elettromagnetismo, all'interno di un solenoide percorso da
corrente I, il campo magnetico risponde alla legge di proporzionalità
H ∝n∙I
dove n è il numero di spire per unità di lunghezza. Quando gli elettroni passano
all'interno delle lenti sono soggetti quindi alla forza di Lorentz
FL =q ∙ E ∙ v × ∙ B
e, nell'attraversarle, vengono focalizzati. Successivamente è presente un set di
bobine che permette la scansione sul piano X-Y. Il diametro finale del fascio è dato
da
df = d0M1M2M3
dove M1 ,M2, M3 rappresentano il potere di magnificazione nelle tre direzioni. La
corrente del fascio, il campo magnetico delle lenti, il diametro e l’apertura finale
del fascio dipendono, tra di loro, secondo la legge
Ib = 2,5 ∙ 2d2B
Quindi, variando la corrente e conseguentemente il campo magnetico nelle lenti, è
possibile ottenere variazioni nella risoluzione.
75
Come le lenti ottiche anche quelle elettromagnetiche sono affette da aberrazioni,
che possono essere di tre tipi:
1) aberrazione cromatica, dovuta al diverso angolo di rifrazione a seconda della
lunghezza d'onda. Non è correggibile;
2) aberrazione sferica, che deriva dal diverso cammino ottico dell'onda in
funzione della posizione da cui proviene. È un limite superabile con un costoso
correttore che agisce generando un campo uguale e contrario. Il diametro
finale è
dS = 0,5CS ∙ 3
dove CS è un fattore che porta con sé l'entità dell'aberrazione;
3) astigmatismo, dato da asimmetrie dei campi della lente. Questo tipo di
aberrazione è facilmente correggibile con campi magnetici di compensazione.
Interazione del fascio elettronico con il campione
L'interazione degli elettroni del fascio primario con la materia dà origine ad una
molteplicità di effetti e prodotti.
Prodotti di interazione fascio elettronico/campione
La profondità di generazione di alcuni dei prodotti, riportati in precedenza, è di seguito
descritta:
Elettroni backscatterati: si hanno quando gli elettroni della sonda interagiscono
elasticamente con gli atomi del campione. Essi vengono diffusi in tutte le direzioni
subendo trascurabili perdite di energia. Il loro numero è proporzionale al numero
atomico medio del materiale (maggiore è Z, maggiore sarà il numero di elettroni
76
backscatterati). Vengono principalmente utilizzati per rilevare differenze nella
composizione chimica del campione;
Elettroni secondari: sono prodotti da scattering anelastici degli elettroni primari. In
questo processo le direzioni degli elettroni incidenti non subiscono variazioni
significative, ma vi è un importante trasferimento di energia agli atomi del
campione. Per questo motivo gli elettroni secondari sono meno energetici di quelli
backscatterati e provengono solitamente da zone meno profonde. Vengono
utilizzati per immagini topografiche;
Elettroni Auger: se gli elettroni primari eccitano le shell interne degli atomi del
campione, la seguente diseccitazione può avvenire in due modi: con l'emissione di
fotoni o con la cessione dell'energia corrispondente ad un altro elettrone che viene
cosi scalzato. Questo è proprio l'elettrone Auger;
Raggi X: come appena detto, la diseccitazione degli elettroni delle shell interne che
segue all'eccitazione provocata dalla sonda energetica può avvenire con emissione
di fotoni, in particolare fotoni X. Queste radiazioni sono caratteristiche delle shell
che entrano in gioco nelle varie transizioni. Sono quindi strettamente legate alla
natura degli atomi di cui è composto il campione e costituiscono un potente
mezzo analitico. Dell'emissione di raggi X fa parte anche la zona di spettro
continuo della Bremsstrahlung. Essa scaturisce dall'accelerazione che gli elettroni
subiscono quando vengono deflessi dai nuclei atomici;
Catodoluminescenza: la catodoluminescenza (da questo momento verrà abbreviata
in CL per comodità) è l'emissione di fotoni come risultato dell'interazione tra gli
elettroni energetici e la materia. Nei semiconduttori questo tipo di eccitazione
genera coppie elettrone-lacuna all'interno del volume del campione. Le cariche in
eccesso termalizzano e diffondono all'interno del materiale per poi ricombinarsi
per mezzo di processi non radiativi o con emissione di fotoni, ovvero appunto con
il fenomeno di CL. La spettroscopia CL è un metodo potente che permette di
studiare diverse proprietà, quali variazioni locali di composizione, concentrazione
di impurità, livello di drogaggio, influenza delle differenti fasi e dei difetti cristallini
nelle emissioni ottiche, ecc. Si può eseguire a questo proposito una mappa delle
intensità in funzione delle lunghezze d'onda e gli esperimenti raggiungono
risoluzioni submicrometriche sia lateralmente che in profondità. La risoluzione
laterale dipende fortemente dal volume di interazione fascio/campione, il quale è a
77
sua volta principalmente determinato soprattutto dall'energia degli elettroni a
parità di numero atomico [24].
In fenomeni radiativi si possono distinguere due tipi di transizioni:
1) transizioni intrinseche, dovute alla ricombinazione di elettroni e lacune dal
punto a più bassa energia della banda di conduzione e dal punto a più alta energia
della banda di valenza, ovvero attraverso l'intera energy gap caratteristica.
2) transizioni estrinseche, relative a stati che si trovano all'interno della band gap,
sia profondi sia superficiali, scaturiti da difetti ed impurità, fungenti da donatori o
accettori.
Tipi di transizioni ottiche in un semiconduttore [24].
In condizioni stazionarie i fotoni emessi in seguito alla ricombinazione si propagano
all'interno del materiale e la frazione che ne esce viene raccolta dal sistema di rivelazione.
L'intensità del segnale I può essere espressa come
ICL =
∙ Z ∙ nr ∙ rr dV
dove nr è la densità di cariche in eccesso nella posizione r, rr è il tempo di vita della
ricombinazione radiativa ed F ∙ z è una funzione che definisce la quantità di fotoni che
lasciano la superficie in funzione della coordinata di generazione, e v una funzione di z se
si assume un'invarianza della risposta ottica sul piano x-y.
L'intensità dipende da fattori quali i processi di auto-assorbimento dei fotoni nel
materiale, perdite dovute a scattering alle interfacce e alla superficie, ma anche dalla
risposta del sistema di rivelazione.
Riguardo quest'ultimo punto è necessario, ad esempio, considerare l'angolo solido di
raccolta, le perdite dovute al sistema ottico, l'efficienza trasmissiva del monocromatore, il
fattore di amplificazione del segnale e l'efficienza in funzione della frequenza di
acquisizione.
Il segnale che scaturisce dal campione può essere raccolto in due modi principali:
78
1. posizionando una fibra ottica vicino al campione;
2. usando uno specchio ellissoidale o parabolico posto sopra la superficie [25].
Una guida porta il segnale dal microscopio al monocromatore; infine, i vari tipi di
detector rivelano il segnale a seconda delle lunghezze d'onda in gioco. Si ricava inoltre
un'immagine visibile in uno schermo a tubo catodico modulandone l'intensità del segnale
in funzione della lunghezza d'onda. Un recente sviluppo del sistema di rivelazione consiste
nell'utilizzo parallelo di un fotodiodo o di un diode-array. L’approccio consente di
minimizzare gli effetti di carica e il danno da irraggiamento del fascio elettronico, fattore
molto importante ad esempio negli esperimenti su cristalli organici. La risoluzione
spettrale del sistema di CL è determinata dall'efficienza di luminescenza del materiale e
dai parametri del monocromatore, per il quale influiscono soprattutto la lunghezza focale,
la densità della griglia di dispersione e la larghezza delle fenditure di entrata e uscita. La
temperatura del campione viene controllata da un criostato che può variarla tra 6 e
300°K, grazie all'impiego di elio liquido.
In un tipico esperimento di CL e possibile effettuare:
analisi spettrali con risoluzione spaziale inferiore al nanometro;
79
analisi
di
distribuzione
spaziale
della
luminescenza
attraverso
mappe
monocromatiche e pancromatiche, ottenendo informazioni spaziali e spettrali
correlate;
analisi dipendente dal tempo (time-dependent).
5.7 Strumentazione usata per le analisi SEM
Il sistema con cui abbiamo lavorato è un sistema Gatan MonoCL2 su un SEM S360
Cambridge. Gli spettri sono stati acquisiti a temperatura ambiente. Le immagini sono
state acquisite con ingrandimento 500x. Le analisi spettrali e di immagini riportate in
questa tesi sono state ottenute tutte a temperatura ambiente per simulare i processi reali
in gioco. Tutti i campioni sono stati ricoperti di uno strato omogeneo di oro per evitare
fenomeni di instabilità causati da eccesso di carica superficiale. Il SEM è corredato dal
sistema di catodoluminescenza utilizzato presso IMEM-CNR per le analisi morfologiche e
spettroscopiche.
5.8 Microspettroscopia Raman
La spettroscopia micro-Raman, che è l’adattamento microscopico della spettroscopia
Raman, è una tecnica già in uso da parecchi anni nei laboratori di fisica e che solo
ultimamente sta trovando una vasta gamma di applicazioni al di fuori dei laboratori di
ricerca grazie allo sviluppo di strumenti più compatti, versatili e (relativamente)
economici. L’avvento di questa nuova strumentazione ha portato ad una vera e propria
esplosione di campi di applicazione, tra i quali anche quello applicato ai beni culturali.
La spettroscopia micro-raman è una tecnica spettroscopica di natura vibrazionale e
molecolare che sfrutta l’effetto Raman, scoperto nel 1928 da V.C. Raman che per esso
prese il premio Nobel nel 1930 e che è diventata, con lo sviluppo delle sorgenti laser, una
tecnica di fondamentale importanza per lo studio della struttura della materia.
Questo effetto si basa sulla diffusione anelastica della luce, ed in particolare sullo scambio
di energia tra i fotoni presenti in un fascio luminoso e le vibrazioni degli atomi che
costituiscono il materiale analizzato.
In generale una radiazione monocromatica quando incide sulla superficie di un campione
può essere riflessa, trasmessa, assorbita nel materiale o diffusa in tutte le direzioni. Questa
tecnica rileva in particolare la parte di radiazione diffusa in modo anelastico dal campione.
80
I processi di diffusione vengono classificati in base alla differenza di energia tra fotoni
incidenti e diffusi: se la frequenza diffusa è uguale ha quella incidente, il processo è
chiamato diffusione elastica o Rayleigh; se la frequenza della radiazione diffusa è invece
maggiore o minore di quella incidente la diffusione è chiamata diffusione anelastica o
Raman. Nel caso in cui la diffusione sia elastica avviene senza perdita di energia, nel
secondo caso invece la diffusione avviene con perdita di energia (diffusione Raman Stokes)
oppure con guadagno di energia (diffusione Raman anti-Stokes).
Spettro di CCl4 eccitato con una radiazione laser di lunghezza d’onda λ0=488mm e
ν=20.492 cm-1. Il numero sopra i picchi è il “Raman shift”, Δν= (νs – μ0) cm-1
Nella diffusione Rayleigh lo spettro della radiazione diffusa consiste in una riga intensa
della stessa frequenza di quella incidente, mentre nella diffusione anelastica consiste in
una serie di righe più deboli a frequenza minore (righe Stokes) e a frequenza maggiore
(righe anti-Stokes). Gli spettri Raman Stokes e anti-Stokes differiscono solo per la diversa
intensità delle bande corrispondenti; sperimentalmente vengono rilevate solamente le
righe Stokes perchè molto più intense.
Le differenze di energia delle righe Raman rispetto a quelle del laser incidente sono
misurate dagli spostamenti in frequenza (shift) dei picchi Stokes e anti-Stokes rispetto alla
riga Rayleigh e per questo vengono espresse in frequenza relativa (cm -1). La separazione in
energia tra una riga Raman e la riga eccitatrice è uguale all’energia associata a una
81
transizione molecolare vibrazionale o rotazionale. Dalla differenza di queste energie si
ottengono le frequenze di vibrazione caratteristiche del materiale analizzato.
Ogni sostanza solida, liquida o gassosa ha frequenze di vibrazione caratteristiche, che
dipendono non solo dagli elementi che la costituiscono, ma anche da come sono legati tra
loro. Quindi lo spettro vibrazionale (cioè il grafico dell’intensità della luce diffusa in
funzione della frequenza di vibrazione) ottenuto tramite effetto Raman è una sorta di
impronta digitale caratteristica di ciascun materiale e ne permette una rapida
identificazione.
Rappresentazione schematica di uno spettrometro Raman.
Gli elementi caratterizzanti uno spettrometro Micro-Raman sono:
Laser He-Ne con potenza di circa 20 mW: esso produce la riga eccitatrice, la cui
luce (lunghezza d’onda = 632.8 nm) è polarizzata linearmente;
Filtro notch: reticolo olografico che assume il ruolo di specchio solo per la luce
diffusa per effetto Rayleigh (elasticamente), semplificando notevolmente l’impianto
ottico necessario per evidenziare il segnale Raman, che ha un’intensità molto
inferiore (oltre 106 volte) alla prima. Spesso la strumentazione dispone di due filtri
notch per poter avere una buona sensibilità anche vicino alla riga eccitatrice;
Obiettivo da microscopio ottico: dopo la riflessione sul primo filtro notch, il fascio
eccitatore è focalizzato sul campione attraverso un obiettivo da microscopio ottico.
82
La luce retrodiffusa elasticamente ed anelasticamente è raccolta dal medesimo
obiettivo, ma solo quella diffusa anelasticamente può attraversare il notch. Nel
nostro caso il microscopio dispone di un set di quattro obiettivi, rispettivamente a
10x, 50x, 100x e ULWD (50x a lunga distanza);
Filtro spaziale (diaframma): situato al di là del notch, fa in modo che venga
trasmessa solo la luce diffusa dal punto (sul campione) in cui il laser è focheggiato
(confocalità);
La risoluzione ottimale si ha se le dimensioni dell’apertura del diaframma (hole)
sono uguali a quelle della zona eccitata. Nel caso dell’obiettivo x100, ad esempio, la
zona eccitata ha un’area dell’ordine del m2 ed una profondità di fuoco di circa un
m;
La luce diffusa anelasticamente passa attraverso il secondo filtro notch, che taglia
ulteriormente il residuo elastico;
Reticolo di diffrazione: per separare spazialmente le diverse lunghezze d’onda che
vengono infine raccolte da una matrice CCD;
Matrice CCD : raffreddata per effetto Peltier.
La risoluzione spettrale dello strumento è di 2 cm-1. E’ in genere possibile visualizzare
l’immagine del campione attraverso una telecamera a colori che permette di agevolare la
focalizzazione del laser sul punto di analisi. Il supporto per i campioni è motorizzato XY
con una risoluzione inferiore al micron, e permette di realizzare mappe punto per punto.
La spettroscopia Raman è di per sé una tecnica non distruttiva che può essere applicata a
qualsiasi sostanza su cui possa essere focalizzato un raggio laser, sia questa gassosa,
liquida o solida, sia cristallina molecolare, ionica oppure amorfa. Se non si dispone di
un’apparecchiatura portatile, può essere considerata microdistruttiva nel caso in cui, come
nei beni culturali, i campioni debbano essere prelevati (almeno 1/10 mm2).
In genere questa tecnica si adatta bene a composti inorganici, essendo questi ottimi
diffusori di luce, mentre per le sostanze organiche l’indagine può risultare difficile per
l’emissione di fluorescenza, che spesso è così forte da oscurare completamente l’effetto
Raman. L’analisi di un campione incognito prevede l’acquisizione di un ampio spettro (da
100 cm-1 a 3500 cm-1), ed il successivo raffronto con spettri di riferimento, da farsi sia sulla
base delle frequenze Raman, che dalle intensità relative dei picchi.
I principali vantaggi della spettroscopia micro-raman sono:
83
la possibilità di effettuare in modo rapido (il tempo di acquisizione di uno spettro
varia da pochi secondi a qualche minuto) indagini non distruttive o
microdistruttive direttamente sul campione; tempi d’analisi così brevi permettono
quindi di poter fare più analisi su uno stesso campione aumentando quindi
l’affidabilità dei risultati ottenuti;
l’alta risoluzione spaziale che consente di focalizzare il laser, attraverso un
obiettivo da microscopio, su aree di pochi micron (1-4 µm). Si ottengono così
informazioni anche da materiali fortemente disomogenei, dei quali si riesce ad
ottenere una “mappa composizionale” ben definita.
l’analisi non è distruttiva e non necessita di alcun tipo di preparazione o modifica:
il campione non deve subire nessun trattamento e viene analizzato tale quale,
quando è colpito dal laser non viene alterato e può essere disponibile per ulteriori
accertamenti ed analisi;
possiede un alto potere discriminativo fra sostanze anche molto simili: la misura
Raman è sensibile non solo alla composizione chimica del campione ma anche alla
“fase strutturale” nella quale il campione si trova, distinguendo anche tra materiali
che presentano polimorfismo.
Nel campo dei beni culturali con questa tecnica si ha infatti la possibilità di caratterizzare
in maniera non distruttiva e immediata, un pigmento, una patina di corrosione, un
qualsiasi materiale di cui si voglia caratterizzare la composizione.
Gli spettri raman acquisiti sono confrontati, per l’identificazione delle strutture molecolari,
con quelli raccolti in database pubblici.
5.9 Strumentazione usata per le analisi Raman
Per le analisi che sono state eseguite abbiamo usato uno Jobin-Yvon Horiba LabRam
Raman micro-spectrometer, con sorgente d’eccitazione Laser He-Ne 632.8 nm, una
risoluzione spettrale di 2 cm-1, equipaggiato con un microscopio confocale Olympus con
obiettivi 10x, 50x, 100x e ULWD (50x a lunga distanza). L’obiettivo usato per scattare le
foto al microscopio è stato il 10x, quello usato per l’acquisizione dello spettro è stato il
50x a lunga distanza ULWD.
84
Capitolo 6: Archeologia sperimentale
6.1 Produzione del natrun e sua analisi
Essendo impossibile per noi andare sul posto per campionare il natrun naturale, anche
per le innumerevoli difficoltà quali la necessità di disporre di mezzi di trasporto adeguati
e dei permessi appropriati (poiché ci sono delle limitazioni legate a vincoli di proprietà
e/o di servitù militare), abbiamo optato per riprodurlo in laboratorio, seguendo la ricetta
di Sandison. Egli propone una ricetta costituita da sei parti di carbonato di sodio idrato,
tre parti di cloruro di sodio e una parte formata, in egual quantità, di bicarbonato di
sodio e solfato di sodio [7].
Abbiamo preparato per ogni sale la sua soluzione satura, in base ai valori della solubilità.
La quantità totale di solvente (acqua distillata) utilizzata è stata 2 litri di modo da
disporre di una grande quantità di sale. I sali impiegati, la quantità e la solubilità sono
indicati nella tabella seguente:
NOME
SOLUBILITA’
QUANTITA’ DI SALE (g) IN 2l
Na2CO3 (anidro)
220 g/l
264 g
358 g/l
214,8 g
95,5 g/l
9,5 g
439,9 g/l
44 g
NaCl
(commerciale)
NaHCO3
(commerciale)
NaSO4 (anidro)
Le quattro soluzioni sono state trasferite in una beuta della capacità di 2 litri e mescolate
insieme nelle proporzioni suggerite dalla ricetta [7]. Grazie all’ausilio di un piaccametro è
stato misurato il pH della soluzione che è risultato essere 10,93. Una parte di questa
soluzione è stata trasferita in sei tubi di plastica Falcon da 50 ml dove poi sono stati posti
i campioni per il trattamento liquido, la restante parte di soluzione è stata fatta evaporare
in forno e/o sulla piastra riscaldante fino alla completa evaporazione del solvente per
ottenere il natrun secco. Il sale è fortemente igroscopico; il suo colore è bianco e/o
traslucido, questo perché i sali impiegati non contengono impurità di nessun genere.
Il natrun prodotto è stato visionato allo stereomicroscopio per osservare la morfologia
dei cristalli formati. Come possiamo osservare dalle fotografie sotto riportate, i sali
precipitati dalla soluzione cristallizzano proprio come avviene in natura: i cristalli di
cloruro di sodio, che si trova naturalmente sottoforma di salgemma o alite ed appartiene
85
al gruppo monometrico e al sistema cubico (a=b=c; α=β=γ=90°), mostrano un abito
cosiffatto; gli altri sali, cioè carbonato di sodio, bicarbonato di sodio e solfato di sodio,
fanno parte del gruppo trimetrico (a≠b≠c) ed appartengono, i primi due, al sistema
monoclino (α,γ=90° e β>90°), l’ultimo all’ortorombico (α=β=γ=90°) e cristallizzano in
natura rispettivamente come trona, nahcolite e thenardite [17].
Fig. Esempi di cristalli costituenti il natrun prodotto in laboratorio. Attribuiamo le fotografie in alto
a sinistra ad un cristallo di carbonato di sodio e a destra a cristalli di solfato di sodio; sotto cristalli
di cloruro di sodio. Fotografie scattate allo stereomicroscopio con massimo ingrandimento (4x).
Analisi FT-IR
Ogni sale è stato inglobato in pastiglie di KBr e sottoposto ad analisi FT-IR in trasmissione. Gli spettri sono stati acquisiti per poter essere confrontati con quelli ottenuti dalla
pelle mummificata, sia suina sia umana, in modo da rilevare la presenza di bande di
assorbimento caratteristiche del sale. Gli spettri ottenuti sono di seguito riportati. L’analisi
dei picchi è avvenuta per confronto con gli spettri riportati in letteratura [15].
Lo spettro del carbonato di sodio anidro CaCO3 (A) mostra una banda molto intensa
tanto da provocare saturazione, a 1446 cm-1 dovuta allo stretching dei C-O del gruppo
CO3; il picco a 880 cm-1 è attribuibile al bending fuori fase del C-O del gruppo CO3 e il
86
picco a 697 cm-1 è dovuto al bending in fase; la banda a 3451 cm-1 è riferibile allo
stretching degli O-H dell’acqua.
Il cloruro di sodio NaCl (B) non presenta bande di assorbimento come deve essere, data la
natura ionica del sale.
Il solfato di sodio anidro Na2SO4 (C) mostra una banda intenso a 1133 cm-1 dovuto allo
stretching asimmetrico del gruppo SO4, un doppietto a 637 e a 615 cm-1 derivante dal
bending fuori fase del gruppo SO4 e la banda allargata a 3562 cm-1 propria dello
stretching degli O-H dell’acqua.
Il bicarbonato di sodio NaHCO3 (D) ha numerose bande di assorbimento: 3472, 2549,
2054, 1926 e cm-1 sono le frequenze di vibrazione dello stretching del gruppo O-H; i
picchi a 1697, 1655 e 1619 cm-1 indicano lo stretching asimmetrico del C-O del CO2; i
picchi a numeri d’onda rispettivamente a 1396 e 1302 cm-1 identificano lo stretching
asimmetrico del legame O-CO2; a 1048 cm-1 troviamo lo stretching simmetrico del gruppo
C-O del carbonato; a 836 cm-1 il bending dello stesso.
A)
C)
B)
D)
Nello spettro del natrun (E) possiamo individuare i contributi dati dai sali costituenti: tra
3500 e 3000 cm-1 si osserva la banda dello stretching del gruppo O-H appartenente
87
all’acqua; a 1448 cm-1 si vede il picco più intenso dovuto alla vibrazione del C-O del gruppo
carbonato; a 1127 cm-1 possiamo individuare un picco imputabile allo stretching del solfato;
i picchi 865 cm-1 e 687 cm-1 possono essere ricondotti sia al bicarbonato sia al carbonato; il
doppietto posto a 646 e 619 cm-1 richiama la vibrazione di bending fuori fase caratteristica
del gruppo SO4.
E)
Questi sali sono stati analizzati anche in modalità ATR, sia prima della preparazione
della soluzione satura, sia dopo l’evaporazione del solvente e messi a confronto. Come si
può individuare dagli spettri sotto riportati, escludendo la porzione centrale dello spettro (i
numeri d’onda compresi tra 2670 e 1730 circa) i cui picchi sono determinati dal diamante
dello strumento, le bande sono leggermente shiftate rispetto alle misure ottenute in
trasmissione a causa della ricristallizzazione dei sali dalla soluzione. Per completezza sono
di seguito riportati gli spettri ottenuti.
A)
B)
B)
88
C)
D)
E)
Lo spettro (E) appartiene al natrun; abbiamo riportato le misure effettuate sia sulla
soluzione di natrun sia su il natrun secco.
Analisi SEM
L’analisi delle emissioni ottiche dei singoli sali è stata condotta mediante la tecnica della
catodoluminescenza (CL) al SEM. I singoli sali sono stati pestati con un mortaio d’agata
per ridurne la granulometria. Dopo aver verificato la presenza di emissione ottica
pancromatica nel visibile, abbiamo proceduto con l’acquisizione degli spettri.
Lo spettro CL del carbonato di sodio (F) presenta l’intensità integrata più intensa di tutti i
sali studiati e mostra una banda piccata a 531 nm.
L’emissione di CL del cloruro di sodio (G) mostrano un numero di conteggi decisamente
inferiore al carbonato di sodio, ma è piuttosto visibile con questa tecnica: il suo spettro
mostra una banda abbastanza intensa piccata a 567 nm con una spalla a 427 nm.
Sia il bicarbonato di sodio (H) sia il solfato di sodio (I) presentano spettri di CL che si
confondono quasi con il rumore di fondo del sistema di rivelazione. Ciò ci permette di
affermare che, a parità di condizioni di eccitazione dei campioni, questi sali presentano
89
un’efficienza di emissione nel visibile che non è confrontabile con quelle del carbonato di
sodio e del cloruro di sodio.
Il natrun (L) registra uno spettro con un’intensità integrata decisamente buona, con una
banda intensa piccata a 545 nm derivante dai contributi del carbonato di sodio e del
cloruro di sodio; ha inoltre una spalla a 424 nm dovuta certamente alla presenza del
cloruro di sodio.
G)
F)
I)
H)
L)
90
Analisi Raman
Analizzando i singoli sali anche con la spettroscopia Raman, vediamo che le posizioni
delle frequenze di vibrazione dei legami sono leggermente shiftate rispetto a quelle
risultanti dagli spettri ottenuti con tecnica FT-IR [15].
I picchi caratteristici delle vibrazioni del gruppo carbonato del carbonato di sodio si
trovano rispettivamente a 699 cm-1, debole, dovuto bending nel piano e, a 1077 cm-1,
intenso, dovuto allo stretching simmetrico.
Il cloruro di sodio non ha modi Raman-attivi al prim’ordine perciò non abbiamo la
possibilità di individuarlo.
Il picco più intenso del solfato di sodio anidro è a 992 cm-1 indicativo dello stretching
simmetrico del gruppo SO4, tre picchi deboli ravvicinati a 646, 632 e 619 cm-1 del bending
asimmetrico, un successivo doppio picco a 465 e 448 cm-1 propri del bending simmetrico
e, a numeri d’onda più elevati, si vedono tre picchi a 1101, 1130 e 1151 cm -1 che distinguono lo
stretching asimmetrico del gruppo SO4.
La vibrazione di stretching simmetrico del CO2 è evidenziata da un picco intenso a 1045
cm-1 nello spettro del bicarbonato di sodio; altri picchi deboli si trovano a 697, 684, 657,
645, 224, 201 e 163 cm-1.
I picchi evidenziati nella tecnica Raman appartenenti ai sali utilizzati, ai numeri d’onda
sopra citati, trovano perfetta corrispondenza anche con i picchi propri del natrun naturale
analizzato da Edwards et al. Nell’articolo citato sono stati analizzati alcuni campioni di
91
natrun prelevati nella zona dell’antico sito di Wadi Natrun; i risultati evidenziano che la
composizione del natrun è data da carbonato di sodio anidro, carbonato di sodio decaidrato, bicarbonato di sodio, sesquicarbonato di sodio e solfato di sodio anidro. Di seguito
vengono riportati gli spettri Raman della loro ricerca per poter essere comparati con il sale
da noi prodotto in laboratorio [14].
Figura 1: gli spettri del carbonato di sodio anidro (a) e del carbonato di sodio decaidrato (b).
Figura 2: gli spettri del bicarbonato di sodio (a) e del sesquicarbonato di sodio (b).
Figura 3: gli spettri del bicarbonato di sodio (a) e del sesquicarbonato di sodio (b).
92
Lo spettro del natrun da noi prodotto rivela la composizione disomogenea del sale.
Di seguito sono riportati alcuni spettri di diversi granelli di natrun che testimoniano come
le bande vibrazionali varino a seconda del maggiore o minore contributo del singolo sale e
dell’idratazione dello stesso.
Vediamo comunque una banda caratteristica e sempre presente a circa 1069 cm-1, dovuta
certamente al contributo maggioritario dei carbonati:
6.2 Preparazione dei campioni di pelle di maiale per il trattamento con il natrun
La pelle di maiale è stata acquistata presso un prosciuttificio ed è stata fornita dopo una
piena sommaria pulitura eseguita a macchina e lavaggio con acqua calda. Portata in
laboratorio, la pelle è stata lasciata a bagno per circa 15 minuti in acqua e sapone di
Marsiglia per effettuare un’ulteriore pulitura da eventuali residui di sporco.
Successivamente sono stati effettuati risciacqui, prima con acqua corrente, poi con acqua
deionizzata. Dalla pelle sono stati ricavati, attraverso taglio con bisturi, dodici campioni di
dimensioni simili tra loro e dell’ordine del cm3.
93
Nella figura di sinistra si vede la pelle arrivata dal prosciuttificio, dopo aver proceduto con il
lavaggio. Nella figura di sinistra il pezzo intero di pelle, nella figura di destra, la realizzazione dei
dodici campioni di pelle suina.
I campioni sono stati misurati lungo le tre dimensioni e pesati con bilancia di precisione
prima del trattamento.
I dati sono riportati in tabella:
Nome del
campione
S35
Larghezza
(cm)
1,9 ± 0,1
Lunghezza
(cm)
1,6 ± 0,1
Spessore
(cm)
0,4 ± 0,1
L 35
2,0 ± 0,1
1,6 ± 0,1
0,3 ± 0,1 0,960 ± 0,001
S42
1,9 ± 0,1
1,6 ± 0,1
0,3 ± 0,1
0,912 ± 0,001 1,444 ± 0,001
L42
2,0 ± 0,1
1,5 ± 0,1
0,4 ± 0,1
1,200 ± 0,001
1,310 ± 0,001
S49
2,1 ± 0,1
1,8 ± 0,1
0,3 ± 0,1
1,134 ± 0,001
1,274 ± 0,001
L49
2,0 ± 0,1
1,7 ± 0,1
0,3 ± 0,1
1,020 ± 0,001
1,191 ± 0,001
S56
2,0 ± 0,1
1,5 ± 0,1
0,4 ± 0,1
1,200 ± 0,001
1,340 ± 0,001
L56
1,9 ± 0,1
1,5 ± 0,1
0,4 ± 0,1
1,140 ± 0,001
1,295 ± 0,001
S63
2,0 ± 0,1
1,8 ± 0,1
0,3 ± 0,1
1,080 ± 0,001
1,124 ± 0,001
L63
1,9 ± 0,1
1,5 ± 0,1
0,4 ± 0,1
1,140 ± 0,001
1,116 ± 0,001
S70
2,0 ± 0,1
1,7 ± 0,1
0,3 ± 0,1
1,020 ± 0,001
1,223 ± 0,001
L70
1,9 ± 0,1
1,6 ± 0,1
0,3 ± 0,1
0,912 ± 0,001
1,111 ± 0,001
94
Volume
(cm3)
1,216 ± 0,001
Peso
(g)
1,249 ± 0,001
1,174 ± 0,001
6.3 Procedura seguita post trattamento
Tutti i campioni sono stati sottoposti al trattamento con natrun: sei campioni sono stati
adagiati su uno strato di natrun secco e completamente ricoperti dal sale; gli altri sei sono
stati immersi nelle provette precedentemente riempite con la soluzione di natrun e chiuse
con parafilm e tappo della provetta.
Fasi iniziali della sperimentazione: i campioni S ricoperti di
natrun secco (a sinistra e
sotto) e i campioni L immersi
in soluzione satura (a destra).
I campioni pronti per essere posti in forno e subire l’intera durata del trattamento.
Così preparati, i campioni sono stati posti in stufa ad una temperatura di circa 40°C.
La temperatura è stata misurata quotidianamente per 70 giorni: la media risultante è stata
di 40,9°C. A partire dal 35mo giorno, ogni sette giorni, fino al 70mo sono stati prelevati i
campioni sia dal trattamento solido sia da quello liquido ed analizzati.
Dunque, sei set di due campioni ciascuno sono stati estratti dopo 35, 42, 49, 56, 63 e 70
giorni di trattamento. Avvenuta l’estrazione, i campioni sono stati misurati e pesati
nuovamente per valutare le differenze in peso e in volume.
La tabella sottostante riporta i dati:
95
Nome del
campione
S35
Larghezza
(cm)
1,7 ± 0,1
Lunghezza
(cm)
1,4 ± 0,1
Spessore
(cm)
0,3 ± 0,1
Volume
(cm3)
0,714 ± 0,001
Peso
(g)
0,693 ±0,001
L 35
1,9 ± 0,1
1,6 ± 0,1
0,3 ± 0,1
0,912 ± 0,001
0,919 ± 0,001
S42
1,6 ± 0,1
1,4 ± 0,1
0,2 ± 0,1
0,448 ± 0,001
0,531 ± 0,001
L42
1,9 ± 0,1
1,6 ± 0,1
0,3 ± 0,1
0,912 ± 0,001
1,111 ± 0,001
S49
1,8 ± 0,1
1,5 ± 0,1
0,2 ± 0,1
0,540 ± 0,001
0,613 ± 0,001
L49
2,0 ± 0,1
1,7 ± 0,1
0,3 ± 0,1
1,020 ± 0,001 0,991 ± 0,001
S56
1,7 ± 0,1
1,3 ± 0,1
0,3 ± 0,1
0,663 ± 0,001
0,705 ±0,001
L56
1,8 ± 0,1
1,4 ± 0,1
0,4 ± 0,1
1,008 ± 0,001
1,107 ± 0,001
S63
1,7 ± 0,1
1,5 ± 0,1
0,2 ± 0,1
0,510 ± 0,001
L63
1,9 ± 0,1
1,3 ± 0,1
0,4 ± 0,1
0,988 ± 0,001 0,991 ± 0,001
S70
1,8 ± 0,1
1,7 ± 0,1
0,3 ± 0,1
0,969 ± 0,001
L70
1,9 ± 0,1
1,5 ± 0,1
0,3 ± 0,1
0,810 ± 0,001 0,894 ±0,001
0,510 ± 0,001
0,580 ±0,001
Confrontando i valori nelle due tabelle possiamo stimare la riduzione dei campioni trattati
con metodo a secco in 41% circa per quanto riguarda il volume, mentre la riduzione in
peso è di circa il 52%. La riduzione delle misure dei campioni trattati con metodo in
soluzione è decisamente inferiore rispetto al trattamento a secco e si può stimare una
riduzione del volume attorno al 11% e una riduzione del peso attorno al 16%.
I campioni sono stati analizzati presso i laboratori dell’Università di Parma mediante
tecniche spettroscopiche FT-IR e Raman e, presso i laboratori dell’Istituto dei Materiali per
l’Elettronica ed il Magnetismo (IMEM) di Parma, con tecnica SEM. Le foto di seguito
riportate esemplificano, un campione per tutti (poiché tutti hanno subito il medesimo
procedimento), il succedersi delle varie fasi della procedura attuata.
96
Il campione trattato con sale secco è stato estratto da quest’ultimo con pinzette da
laboratorio e tolto il sale in eccesso con aria compressa. Il campione trattato in soluzione è
stato estratto con analoghe pinzette ed asciugato con carta assorbente. Di ogni campione è
stata prelevata una quantità di circa un milligrammo per procedere con la preparazione
delle pastiglie di KBr per l’analisi FT-IR in trasmissione che sono state analizzate nello
stesso giorno del campione per evitare che assorbissero umidità dall’ambiente. Il campione
di pelle che ha subito trattamento in soluzione è rimasto una notte in forno per eliminare
l’eccesso d’acqua; poi da esso è stata prelevata una medesima quantità per farne un’altra
pastiglia, al fine di individuare eventuali differenze dopo l’asciugatura in stufa. Abbiamo
proceduto con l’asciugatura del campione in stufa a 40°C per simulare il possibile
trattamento subito dalle mummie se trattate con soluzioni sature di natrun: si suppone che
la mummia venisse lasciata ad asciugare all’aria dopo essere stata rimossa dal bagno di sale,
prima di subire le successive fasi previste dall’imbalsamazione.
Anche i residui di sale a contatto con il campione sono stati analizzati: col sale in forma
solida è stata preparata una pastiglia con KBr; della soluzione di natrun in cui era immerso
il campione, con pipetta Pasteur, è stata prelevata qualche goccia, posta su una finestra di
fluoruro di calcio e lasciata in drybox per far evaporare l’acqua così da ottenere un film
sottile da sottoporre ad analisi FT-IR in trasmissione.
I campioni di pelle sono stati di nuovo riposti in stufa e lì rimasti fino alla fine del
trattamento dell’ultimo campione, per le successive misure.
6.4 Procedure di preparazione dei campioni per le analisi
Preparazione dei campioni per le misure FT-IR in trasmissione
Per analizzare un campione in trasmissione allo FT-IR è essenziale che questo sia
sufficientemente trasparente. Per ottenere ciò abbiamo prodotto delle pastiglie di bromuro
di potassio (KBr, 100 mg) nelle quali si è inglobato circa 1 mg di campione, prelevato
aiutandoci con lama bisturi e pinzette e pesato su bilancia di precisione. L’analita è stato
macinato con un pestello di agata in un mortaio dello stesso materiale con il KBr anidro
(che non assorbe radiazione IR sopra i 250 cm-1), fino ad ottenere una polvere finissima.
Questa è stata trasferita in un pastigliatore che è collegato ad una pompa da vuoto, che
serve per eliminare eventuali residui di polvere e l’aria che possono essere contenuti. Il
pastigliatore viene posto sotto una pressa, applicando una pressione di 7,39 ∙ 108 Pa. La
97
pastiglia si presenta come un dischetto trasparente o traslucido, con diametro di circa 13
mm e uno spessore di 0,2 0,3 mm.
Preparazione dei campioni per le misure al microscopio elettronico
Condizione necessaria per analizzare un campione al SEM è che la sua superficie sia
conduttiva: per questo si procede generalmente alla metallizzazione. La metallizzazione di
un campione di natura biologica è però un’operazione che può creare problemi a causa
della natura molto idratata di questo. Per ovviare a questo problema si è quindi preferito
procedere diversamente. I campioni di pelle sono stati tagliati con il microtomo e la
seziona ottenuta, di spessore di 1 mm, è stata inglobata in resina conduttrice. È stata
utilizzata resina Araldite, costituita da vari componenti: A = Durcupan acm (Cod. 44611), B
= Durcupan acm (Cod. 44612), C = Durcupan acm (Cod. 44613), D = Durcupan (Cod.
44614) della Fluka. Di seguito sono riportate le fotografie delle sezioni:
Fotografie delle sezioni di spessore di 1,5 mm dei campioni inglobati in resina araldite.
Le sezioni spesse 1 mm sono state fissate su tre slitte di rame (portacampioni del SEM) con
pasta d’argento e successivamente metallizzate con oro (spessore di 15 nm).
Slitte in rame con le sezioni metallizzate con oro.
98
Preparazione dei campioni per l’analisi al Raman
Abbiamo ricavato porzioni di pelle eseguendo un taglio, con bisturi, perpendicolare allo
strato di epidermide.
Per l’analisi in ATR non è richiesta nessuna preparazione del campione. Si analizza la
superficie così com’è.
6.5 Le mummie della Collezione Marro
I campioni di pelle di mummia egizia sono state utilizzate per il confronto con i nostri
campioni di pelle suina dopo i due trattamenti subiti e con il natrun da noi prodotto.
Questi campioni sono stati campionati in passato da alcune mummie risalenti dalla sesta
all’undicesima dinastia negli scavi di Assiut e Gebelein, condotti dall’archeologo Ernesto
Schiapparelli, ora appartenenti alla Collezione Marro del Museo di Antropologia ed
Etnografia dell’Università degli Studi di Torino. La loro dicitura è elencata nella seguente
tabella:
Mummie della Collezione Marro
Campione di mummia predinastica
Campione 929
Campione 9092
Campione XX11
Campione XX6
Essi sono stati analizzati con tecnica FT-IR in trasmissione in due tesi precedenti [23]. Per
il presente lavoro di tesi sono stati riutilizzati gli spettri delle analisi passate per evitare il
campionamento di ulteriore tessuto delle mummie considerate.
Campione di mummia predinastica:
La mummia è deposta in posizione fetale ed è
conosciuta con il nome di “Mummia con
Inversione Uterina”, poiché la causa del decesso
è stata un’inversione dell’utero post partum. Si
tratta della più antica testimonianza conosciuta
di questa patologia. L’individuo è stato datato a
circa 6000 anni a.C.. Accanto alla madre è
ancora conservato, in tutte le sue parti, lo
scheletro del neonato.
99
Campione 929:
[Codice Guarini: R0340934]
La testa appare avvolta in un fitto
bendaggio scuro con abbondante
bitume addirittura di aspetto vitreo
in alcune zone, come osservabile al
livello caudale. Si osservano aree
biancastre nella porzione facciale.
Sono evidenti le sporgenze in
corrispondenza
corrispondenza delle orecchie sulle quali è conservato il bendaggio. E’ esposta parte
dell’osso occipitale e una porzione sia del parietale di destra che di quello di sinistra. E’
visibile e marcata la linea nucale superiore. E’ presente un primo tratto del collo e
causalmente è visibile una vertebra cervicale. Il livello di conservazione è discreto.
Campione XX11:
[Codice Guarini: R0340960]
Sul cranio sono riportati anche i numeri
romano XV e arabo 15. Testa in buona
parte
scheletrizzata.
Sono
conservati
tessuti mummificati su parte della faccia e
a livello della parte frontale del neurocranio. Sono in parte conservati i tessuti al livello delle cavità oculari. In alcuni punti i tessuti
presentano, oltre alla colorazione scura, un aspetto vetroso riferibile al bitume. Il
bendaggio risulta assai poco conservato, infatti si osservano alcune bende sul frontale. Al
livello delle arcate dentarie si osservano vistose fratture postume delle corone. Il grado di
usura dei denti conservati e visibili riferisce il soggetto probabilmente ad un’età adulto o
matura come pure risulta dal grado di sinostosi delle suture esocraniche. E’ conservato a
parte un piccolo sacchetto contenente piccoli frammenti di tessuto mummificato. Aspetti
morfologici delle porzioni ossee osservabili riferiscono il soggetto verosimilmente al sesso
femminile. Non è presente il collo. Non sono intuibili i tratti somatici. Si segnala una
vistosa protuberanza della squama occipitale.
98
Campione 9092: la testa è incompleta per mancanza di una consistente porzione del
neurocranio che include parte del frontale, parte del
parietale destro e tutto il parietale sinistro. Sono conservati sporadici residui di bende. I tessuti mummificati sono conservati sulla maggior parte della testa ad eccezione di contenute aree
della faccia e in corrispondenza della porzione destra
della mandibola. Sono visibili i denti dell’emiarcata inferiore di destra; l’usura marcata
permette di ipotizzare che si tratti di un soggetto di età adulta oppure matura. Sono
conservati il naso ed entrambe le orecchie. Si segnalano anche fratture prossime delle
corone dentarie. Il livello di conservazione è mediocre. Sono conservati in un sacchettino a
parte frammenti, bende e denti.
Campione XX6:
Testa scheletrizzata; residuano porzioni di
tessuto mummificato in particolare sul
frontale e occipitale, insieme a residui di
bendaggio, e sulla mandibola che risulta
libera e completa.
La colorazione scura e l’aspetto vetroso sono dovuti all’uso di abbondante bitume. Le
bende presentano una trama molto sottile. La morfologia della mandibola e del cranio
riferiscono il soggetto al sesso femminile. Per quanto riguarda i denti, inferiormente si
segnala usura a piatto e marcata, particolarmente per i denti anteriori che sono usurati
fino al colletto. Superiormente sono stati persi intra vitam il 1° e il 2° molare di destra e
forse il 1° di sinistra, residuano le radici del 2° molare di sinistra con fratture in vista e
spostamento mesiale. Sono presenti, moderatamente usurati, i terzi molari supe-riori.
Anche per i denti superiori si evidenzia una forte usura a piatto: tutti i denti sono usurati
fino al colletto anche i premolari. Si segnala la presenza di alterazioni e rimaneggiamento
del tessuto osseo a livello delle strutture temporo mandibolare di destra sia a carico del
cranio (superficie articolare slargata) sia a livello della mandibola. Il condilo mandibolare
destro presenta infatti una superficie porosa e alterata con una faccetta articolare anomala
in posizione postero mesiale rispetto alla normale superficie articolare condilare e un
cercine di esostosi di origine artrosica sul margine anteriore del condilo stesso.
99
L’associazione della lesione riscontrata con l’usura estremamente marcata e a piatto a
livello dei denti anteriori permette di ipotizzare siano entrambi esito di un uso
paramasticatorio della dentatura. Le condizioni di conservazione sono mediocri sia per
l’incompletezza sia per condizioni di quanto conservato. Necessita di ricomposizione. In
un sacchetto a parte sono contenuti frammenti di tessuto osseo e tessuti mummificati,
anche i parte polverizzati.
100
Capitolo 7: Risultati e discussione
Analisi FT-IR
7.1 Confronto tra pelle umana e pelle suina
Per mezzo della spettroscopia FT-IR in trasmissione sono state comparate la pelle umana
e quella suina (V. Cap. 6, Archeologia sperimentale, § 6.4). L’analisi ha lo scopo di evidenziare analogie e differenze tra i due tessuti e quindi di permetterci di giustificare l’impiego
della pelle suina in sostituzione di quella umana per l’esperimento. Gli spettri ottenuti sono
riportati in Figura 1:
Fig. 1: confronto tra la pelle suina (rosa) e la pelle umana (viola).
Apparentemente gli spettri delle due cuti sembrano molto diversi, e questo è vero
soprattutto per quanto riguarda l’intensità di alcuni assorbimenti, cosa che denota
differenze notevoli nella quantità delle macromolecole costituenti, ma studiando nei
dettagli le diverse regioni dello spettro possiamo notare molte analogie. Per rendere più
semplice la comparazione, gli spettri sono stati divisi in due regioni: regione ad alti
numeri d’onda e regione a numeri d’onda intermedi.
La regione di spettro ad alti numeri d’onda (3800 2800 cm-1) mostra le vibrazioni del
groppo O-H dell’acqua, le bande Amide A e B appartenenti alle proteine, lo stretching
asimmetrico dei gruppi CH3 e CH2 a cui contribuiscono sia lipidi sia proteine ed, infine, lo
stretching simmetrico degli stessi gruppi. Alla banda è stata applicata la procedura di
101
deconvoluzione per separare i contributi dei diversi costituenti molecolari componenti
l’assorbimento complessivo. Nella regione spettrale a numeri d’onda intermedi cadono gli
assorbimenti di stretching dei gruppi C=O (~ 1750 cm-1) e C=C (~ 1665 cm-1), tipicamente
delle molecole lipidiche, le vibrazioni di bending degli ossidrili (1645 cm-1), le bande Amide
I e Amide II delle proteine (regione compresa tra 1700 e 1480 cm-1), la banda Amide III,
ancora dovuta alla componente proteica della pelle, e gli assorbimenti del gruppo fosfato
dei lipidi, lo stretching asimmetrico a 1238 cm-1 e quello simmetrico a 1096 cm-1 di PO2-.
Regione ad alti numeri d’onda (3800-2800 cm-1)
La Figura 2 mostra la banda ricavata dalla pelle umana e le componenti che la
caratterizzano (il fitting è stato eseguito con nove gaussiane, secondo il modello usato da
Rabotyagova [31]). In essa possiamo riconoscere: le tre bande dell’acqua a 3611, 3526 e
3413 cm-1, la banda Amide A a 3279 cm-1 associata agli stretching del legame N-H (la
frequenza della banda Amide A dipende dalla conformazione del collagene [31]) e la banda
Amide B a 3071 cm-1, anch’essa associata allo stretching del legame N-H e alla risonanza di
Fermi tra il primo overtone della banda Amide II. A 2951 e 2885 cm-1 troviamo i picchi di
assorbimento dovuti alle vibrazioni di stretching asimmetrico e simmetrico dei gruppi
CH2 e CH3 propri delle catene alifatiche delle molecole lipidiche.
Fig. 2: spettro della pelle umana nella regione ad alti numeri d’onda (38002800 cm-1). Le bande componenti
ottenute attraverso il procedimento di deconvoluzione rispetta il seguente codice di colori: in blu le bande
dell’acqua, in rosa la banda Amide A, in viola la banda Amide B e in azzurro le componenti lipidiche. La curva
punteggiata in rosso rappresenta la somma delle gaussiane: essa si sovrappone alla curva sperimentale,
rappresentata con la linea nera continua, con approssimazione molto buona (R = 0.99976).
102
Nella Figura 3 è rappresentato lo spettro della pelle suina registrato nella stessa regione.
Risulta subito evidente la elevata intensità delle bande dei gruppi metile-metilene,
appartenenti alla porzione lipidica della pelle animale che risulta decisamente
preponderante rispetto alla pelle umana e ciò rende la curva apparentemente molto
diversa: il quantitativo di grasso dell’ipoderma suino fa sì che gli assorbimenti nella zona
degli stretching dei gruppi O-H dell’acqua e della banda Amide A, tra 3500 e 3400 cm-1
risultino attenuati.
Fig. 3: spettro della pelle suina ad alti numeri d’onda (38002800 cm-1): le curve di deconvoluzione: in azzurro
fittano le bande lipidiche (R= 0,9836).
Fig. 4: pelle di maiale. Ingrandimento dello spettro di figura 3: in blu le componenti dovute all’acqua, in rosa la
banda Amide A ed in viola la banda Amide B (R= 0,9836).
103
Nella figura 4, pertanto, questa regione è stata amplificata, a spese delle bande lipidiche,
che sono risultate così “tagliate”. Dalla deconvoluzione dello spettro possiamo notare come
le bande costituenti siano, sia in numero sia in posizione, paragonabili a quelle ricavate
nell’analisi sulla pelle umana: tre bande corrispondenti allo stretching del legame O-H
dell’acqua a 3618, 3538, 3474 cm-1; l’Amide A a 3321 cm-1; l’Amide B a 3064 cm-1; i
contributi delle vibrazioni delle amine primarie e secondarie (molto più abbondanti nella
pelle suina rispetto alla pelle umana) a 3423 e 3385 cm-1; gli stretching asimmetrici dei
gruppi CH2 e CH3 rispettivamente a 2925 cm-1 e 2964 cm-1 ed il loro stretching
simmetrico a 2857 cm-1. L’elevata quantità di lipidi presenti nel campione si riflette sulla
forma della banda che risulta deformata per la presenza di una banda Amide A
estremamente più larga che non nello spettro del campione di pelle umana, perché ad
essa contribuisce probabilmente anche l’assorbimento dei gruppi aminici tipici di lipidi
quali ceramidi e sfingolipidi.
Regione intermedia (1800 – 1400 cm-1)
In questa regione dello spettro IR cadono le vibrazioni di stretching del gruppo C=O,
caratteristico dei lipidi e gli assorbimenti più importanti dei legami peptidici delle
proteine (soprattutto collagene) e cioè la banda Amide I e la banda Amide II.
Attorno a ν = 1450 cm-1 si ha la banda Amide III.
Le bande Amide I e II sono quelle più significative per ricavare informazioni sulla
struttura secondaria delle proteine (V. Cap. 5, Tecniche Analitiche, §5.3).
Nel campione in esame di pelle umana la banda Amide I è posizionata a 1645 cm-1; la
banda Amide II si trova a 1546 cm-1.
Dalla deconvoluzione dello spettro come mostrato in Figura 5 identifichiamo i componenti
che ci danno informazioni sulla conformazione del collagene, che è la proteina più
abbondante del tessuto cutaneo: la componente a 1693 cm-1 può essere attribuita alla
struttura β-turn, anche se secondo alcune fonti sarebbe dovuta alle eliche aggregate; la
banda intensa a 1665 cm-1 è dovuta alla vibrazione propria dell’α-elica e quella a 1627 cm-1
è caratteristica della tripla elica.
La scomposizione della banda Amide II rivela tre distinte componenti: a 1596 cm-1 la
banda dovuta alle vibrazioni dei gruppi carbossilici laterali di glutamati ed aspartati (ED),
il picco a 1545 cm-1 associato alla tripla elica e, a 1511 cm-1, la vibrazione degli anelli di
tirosina.
104
I picchi a 1727 e a 1756 cm-1 possono essere attribuiti allo stretching del gruppo carbonile
degli acidi grassi, appartenente alle molecole lipidiche.
Fig. 5: deconvoluzione delle bande Amide I e II dello spettro della pelle umana: in azzurro le componenti lipidiche,
in verde il β-turn, in rosso l’α-elica, in viola la tripla elica , in porpora il contributo di ED e, in arancione, anelli di
tirosina (R=0,99991).
Negli spettri rappresentati in figura 6 e in figura 7 vediamo l’analisi della stessa regione
nella pelle di maiale. La presenza dell’intensa banda degli stretching del legame C=O dei
lipidi, posizionata a 1746 cm-1, affievolisce molto l’intensità delle bande Amidi I e II.
Fig. 6: regione intermedia dello spettro della pelle suina; fitting con 11 gaussiane (R=0,99994). Le componenti
lipidiche in azzurro.
105
Dilatando lo spettro nella zona interessata (17001540 cm-1), possiamo distinguere i
diversi contributi. L’Amide I mostra i due contributi, ora separati dovuti alle eliche
aggregate e ai β-turn a 1702 cm-1 e a 1681 cm-1 rispettivamente e, a 1657 cm-1, la
componente dovuta all’α-elica. Il contributo non trascurabile della tripla elica associata ai
β-sheet si trova a 1638 cm-1.
L’Amide II mostra le componenti dovute agli assorbimenti dei gruppi ED a 1573 cm-1, della
tripla elica a 1546 cm-1 e della vibrazione degli anelli di tirosina a 1518 cm-1.
Fig. 7: amplificazione della regione spettrale contenente le bande Amide I e II. In verdone il contributo delle eliche
aggregate, in verde i β-turn, in rosso l’α-elica, in viola la tripla elica associata al β-sheet, in porpora l’ED, in rosa la
triple elica ed in arancione gli anelli di tirosina.
La tabella 1 mette a confronto le frequenze di assorbimento delle vibrazioni dei gruppi
molecolari nella pelle umana e nella pelle suina:
Tabella 1: vibrazioni molecolari di tutte le bande individuate dalla deconvoluzione della curva.
Vibrazioni molecolari
ν(OH)
ν(OH)
ν(OH)
ν(NH) Amide A
Pelle umana (cm-1) Pelle suina (cm-1)
3611
3526
3413
3279
106
3618
3538
3422
3321
ν(NH), risonanza di Fermi Amide B 3071
νas(CH2)
2953
νas(CH3)
νs(CH2- CH3)
2885
ν(C=O)
1756
ν(C=O)
1727
ν(CONH) Amide I
1645
ν(CN), δ(NH)Amide II
1546
ν(C=C), δ(CH3) del colesterolo
1446
Amide III
δ(CH2)
1406
δ(NH)
1241
ν(PO2)
1238
ν(CC)
1084
ν(CC)
1051
706
ρ(CH3)
3064
2964
2925
2857
1746
1652
1540
1468
1446
1377
1241
1166
1119
1095
722
Trattamento con il Natrun
Come spiegato in dettaglio nel capitolo 6, Archeologia sperimentale, i frammenti di
pelle di maiale sono stati sottoposti al trattamento col natrun per complessivi 70 giorni, e
l’analisi su di essi è stata eseguita una volta ogni sette giorni a partire dal 35mo giorno.
I campioni sono stati analizzati in coppia, uno per trattamento in natrun secco ed uno in
soluzione salina. Di seguito verranno mostrate le modificazioni osservate nello spettro dei
campioni trattati rispetto a quello della pelle naturale.
7.2 Analisi generale degli spettri a confronto
Gli spettri dei campioni di pelle suina che hanno subito il trattamento con il natrun
sono riportatati sotto (Figure 8 e 9).
Anche in questo caso l’intervallo spettrale è stato diviso in due parti (alti e medi numeri
d’onda), ed i risultati verranno presentati in sequenza, prima quelli relativi al trattamento
in solido e poi quelli in liquido.
Successivamente gli spettri saranno studiati in dettaglio nelle due regioni considerate,
come è stato fatto precedentemente per i campioni non trattati.
107
Fig. 8: spettri di tutti i campioni che hanno subito trattamento a secco. In nero il natrun solido.
Fig. 9: spettri di tutti i campioni che hanno subito trattamento liquido. In nero la soluzione di natrun.
108
Campioni con trattamento a secco
Gli spettri risultano modificati sia nella regione ad alti numeri d’onda sia in quella dei
numeri d’onda intermedi.
Nella regione tra 3800 e 2800 cm-1 risultano modificate sia la banda degli OH stretching
dovuta all’acqua adsorbita sia quelle degli stretching dei gruppi CH2 e CH3. Queste ultime
cambiano intensità, ma non mostrano spostamenti lungo l’asse dei numeri d’onda, né
cambiamenti d forma indicando che non si sono verificate significative alterazioni nella
componente lipidica dei campioni analizzati a seguito del trattamento, se non quelle a
carico del loro contenuto di idratazione (Figura 10).
Fig. 10: spettri ad alti numeri d’onda di tutti i campioni di pelle suina trattata con sale secco. Lo spettro in rosa è
relativo al campione non trattato.
La figura 11 è un ingrandimento dello spettro nella regione 3700 3100 cm-1 e permette di
visualizzare meglio la zona dell’assorbimento delle vibrazioni di stretching dei gruppi
ossidrile dell’acqua. Per confrontare le bande appartenenti ai diversi campioni abbiamo
normalizzato gli spettri all’intensità massima della banda più intensa dei gruppi metilemetilene lipidica, basandoci sull’assunzione che la frazione lipidica dovesse rimanere
costante nei diversi campioni e che le diversità nell’intensità di questo assorbimento da
campione a campione fosse dovuta a difformità nei prelievi per la preparazione delle
pastiglie. Il campione di pelle suina non trattata è, come ci si aspetta, il più idratato.
109
Dopo 35 giorni di trattamento l’intensità della banda centrata a ~3500 cm-1 si riduce e la
sua forma appare modificata. I trattamenti per tempi più lunghi producono solo lievi
oscillazioni nell’intensità della banda con ulteriori lievi alterazioni di forma.
Fig. 11: banda ad alti numeri d’onda dell’acqua di tutti i campioni di pelle suina trattati con sale secco: la sequenza
dei tempi di trattamento è descritta nella legenda della figura. Lo spettro in rosa è relativo al campione non
trattato. Gli spettri sono stati normalizzati all’altezza del picco massimo delle bande dei lipidi (ν = 2925 cm-1).
Nella zona intermedia dello spettro (1800 1500 cm-1) possiamo osservare che la banda di
assorbimento del gruppo carbonile caratteristico delle molecole lipidiche, a 1745 cm-1,
subisce cambiamenti d’intensità (Figura 12) per le medesime ragioni sopra esplicate; le
bande Amide I e II (Figura 13) mostrano consistenti alterazioni sia di forma sia di intensità
che verranno messe in relazione con le modificazioni strutturali della molecola di
collagene, come sarà mostrato successivamente nella deconvoluzione delle bande.
Fig. 12: spettri a numeri d’onda intermedi di tutti i campioni di pelle suina trattata con sale secco. Lo spettro in rosa è
relativo al campione non trattato.
110
Fig. 13: spettri nella regione delle bande Amide I e II di tutti i campioni di pelle suina trattata con sale secco. Lo
spettro in rosa è relativo al campione non trattato.
Campioni trattati in soluzione
Per i campioni trattati in soluzione si è giudicato opportuno considerare quelli riposti
una notte in stufa a 40°C a seccare dopo il trattamento in soluzione, per simulare il
trattamento ipotizzato sulle mummie: i corpi degli Antichi Egizi, supposto che subissero
un trattamento in soluzione, dopo essere estratti dal liquido, venivano certamente in
contatto con le alte temperature del luogo e quindi si asciugavano.
Gli spettri della pelle trattata in soluzione presentano caratteristiche differenti da quelli
dei campioni trattati a secco.
Nella figura 14 è riportata la regione di spettro ad alti numeri d’onda: anche in questi
spettri si rileva una modificazione dell’intensità delle bande lipidiche e di quella degli
assorbimenti dell’acqua. La banda ad alti numeri d’onda è ingrandita in figura 15 e verrà
analizzata più avanti. Come per i campioni trattati a secco, anche in questi spettri si è
proceduto alla normalizzazione all’intensità massima della banda dei gruppi CH 3/CH2. Le
modificazioni della banda dell’acqua hanno un andamento meno regolare di quello
registrato nei campioni precedentemente trattati: dopo 35 giorni di trattamento la banda
non risulta ridotta in intensità, ma modifica la forma esibendo una spalla a bassi numeri
d’onda (~ 3250 cm-1); il campione che è stato trattato per 42 giorni, invece, rivela una
drastica disidratazione. Dopo questa fase, i campioni mantenuti in soluzione salina per
111
tempi più lunghi sembrano recuperare in parte l’acqua persa e mostrano una banda di
assorbimento con un profilo modificato rispetto a quello iniziale.
Fig. 14: spettri ad alti numeri d’onda di tutti i campioni di pelle suina trattata in soluzione salina. Lo spettro in
rosa è relativo al campione non trattato.
Fig. 15: banda dell’acqua di tutti i campioni trattati con natrun liquido. Lo spettro in rosa è relativo al campione
non trattato.
Anche nella regione intermedia dello spettro, le bande Amide suggeriscono un
comportamento decisamente diverso rispetto ai campioni trattati a secco. Ancora una
volta la banda di assorbimento del legame C=O dei lipidi non subisce alterazioni se non
variazioni di intensità (Figura 16).
112
Fig. 16: spettri della regione intermedia di tutti i campioni trattati con natrun in soluzione. Lo spettro in rosa è
relativo al campione non trattato.
Particolarmente interessante risulta il comportamento della banda Amide II che cambia
parzialmente la sua forma già dopo 35 giorni di trattamento e notevolmente dal 49mo
giorno esibendo un picco stretto e intenso centrato a 1560 cm-1 che raggiunge la massima
intensità nei campioni sottoposto a 70 giorni di trattamento (Figura 17).
Fig. 17: porzione di spettro in cui sono presenti le bande Amide I e II di tutti i campioni in soluzione. Lo spettro in
rosa è relativo al campione non trattato.
113
Per approfondire l’analisi dell’effetto del sale nelle due diverse fasi, solida e in soluzione,
sui campioni preparati, sono stati scelti tre campioni, uno all’inizio, uno a metà e uno alla
fine del trattamento: sono stati quindi analizzati gli spettri dei campioni estratti il 35mo, il
49mo e il 70mo giorno al fine di monitorare l’evoluzione della struttura del tessuto cutaneo.
LA BANDA DELL’ACQUA
7.3 Analisi della regione della banda OH stretching
Nella pelle il contenuto idrico è intorno al 70%. L’acqua presente nel derma si trova
principalmente nei glucosaminoglicani (0,1–0,3% del peso secco del derma). Essi sono
sostanze complesse formate da lunghe catene di zuccheri o esosamine (glucosamina o
galattosamina) alternate ad acidi uronici (glucuronico o iduronico) a cui sono legate
molecole di proteine. Le proprietà principali dei glucosaminoglicani sono quelle di legare e
trattenere l’acqua e quindi idratare il derma tenendolo turgido e renderlo capace di
resistere alle forze di compressione agenti su di esso. Ad essi è legato anche il liquido
interstiziale, cioè la soluzione acquosa presente fra le cellule di un tessuto. E’ naturale
aspettarsi una pesante modificazione del contenuto d’acqua della pelle in seguito al
trattamento con sale che disidrata per osmosi.
In uno spettro infrarosso l’acqua origina tre notevoli assorbimenti: uno, dovuto alle
vibrazioni di stretching dei gruppi OH, nella regione intorno a 3500 cm-1, uno dovuto alle
vibrazioni di bending H-O-H centrato approssimativamente a 1640 cm-1 e uno sotto i 1000
cm-1, dovuto ai modi vibrazionali.
Abbiamo studiato le modificazione della banda di assorbimento degli stretching dei gruppi
OH dell’acqua per capire le fasi di estrazione dell’acqua dal tessuto.
Campioni con trattamento a secco
Per ricavare informazioni sulle proprietà dell’acqua estratta dai campioni con il
trattamento con il sale, dallo spettro del campione non trattato è stato sottratto lo spettro
del campione sottoposto a trattamento salino, nella regione dello spettro tra 3600 e 3100
cm-1. Lo spettro differenza così ottenuto rappresenta solo la banda dell’acqua desorbita dal
campione. La banda così ottenuta è stata poi scomposta in componenti gaussiane, le cui
frequenze possono essere correlate con diverse frazioni di acqua legate al sistema in
esame, differenti l’una dall’altra per struttura ed energia di legame secondo quanto
descritto in letteratura [39].
114
Nelle figure di seguito riportate (Figure 18, 19 e 20) sono rappresentate le bande di
assorbimento ad alti numeri d’onda dei campioni considerati, cioè dopo 35 (rosso), 49
(blu) e 70 (verdone) giorni di trattamento sotto sale secco, lo spettro del campione di
pelle di maiale non trattata e, disegnato con la curva azzurra scura, lo spettro differenza
che rappresenta l’assorbimento spettrale dell’acqua estratta dai campioni durante le fasi
successive di trattamento ai tempi fissati:
Fig. 18: in azzurro scuro lo spettro differenza tra lo spettro del campione di pelle suina prima del trattamento
(rosa) e quello registrato dopo 35 giorni di permanenza sotto sale secco (rosso).
Fig. 19: in azzurro scuro lo spettro differenza tra lo spettro del campione di pelle suina prima del trattamento
(rosa) e quello registrato dopo 49 giorni di permanenza sotto sale secco (blu).
115
Fig. 20: in azzurro scuro lo spettro differenza tra lo spettro del campione di pelle suina prima del trattamento
(rosa) e quello registrato dopo 70 giorni di permanenza sotto sale secco (verdone).
Per ogni curva differenza ottenuta è stato condotto il fitting in cinque gaussiane per
studiare la composizione in bande corrispondenti a differenti energie vibrazionali della
frazione di acqua sottratta al campione durante le diverse fasi. L’analisi è stata eseguita
secondo la decomposizione in gaussiane dello spettro dell’acqua liquida, come suggerito in
letteratura [39].
La banda degli stretching dei gruppi OH nell’acqua pura ha cinque componenti che sono
dipendenti dalle differenze nelle loro lunghezze di legame OH. La ragione fisica della
struttura nella vibrazione di stretching OH è da mettere in relazione alla lunghezza del
legame e alle variazioni di questa stessa lunghezza che risulta essere influenzata
dall’intorno chimico e dal network di legami idrogeno che si instaurano tra le molecole di
acqua. Infatti, la struttura dell’acqua dipende dalla lunghezza del legame a idrogeno,
dall’angolo di legame, dal numero dei legami e dunque dal numero di molecole coinvolte.
L’acqua liquida perciò è un sistema composto da un insieme di “stati” che tendono
all’equilibrio termodinamico.
Tabella 2: assegnazione degli ν(OH) dell’acqua; ambiente molecolare locale e posizione dei picchi [39].
116
Fig. 21: deconvoluzione della banda degli ν(OH) nell’acqua pura, secondo Schmidt [39]. Le bande componenti
sono tratteggiate e indicate con le lettere dalla a alla f; indicano rispettivamente l’acqua libera e MOH= 0, 1, 2,
3 e 4 [39].
Come mostrato in tabella 2 ed in figura 21, nelle bande degli stretching OH dell’acqua
liquida, si possono distinguere fino a sei componenti:
a: molecole d’acqua libera che sono in uno stato di vapore e non sono coinvolte in
legami a idrogeno; è dunque la frazione meno legata e quella che riesce ad essere
eliminata molto facilmente;
b: rappresenta la vibrazione di cluster formati da tre a sette molecole di acqua
impegnate in un numero variabile di legami ad idrogeno. Presentano un legame
idrogeno abbastanza lungo che può essere rotto con processi a bassa energia. Si
trova a circa 3400 cm-1;
c: dipende dall’interazione di gruppi di quattro, sei o otto molecole d’acqua, in
grado si costituire un network composto da tre, cinque e sette legami a idrogeno.
d/e: sono a 3250 a 3100 cm-1 e sono dovute a gruppi di cinque/sette molecole di
acqua legate attraverso quattro/sei legami a idrogeno;
f: network di sei molecole di acqua con formazione di cinque legami a idrogeno;
ritroviamo la sua posizione a circa 3050 cm-1.
Basandoci sulle assegnazioni delineate per l’acqua pura abbiamo eseguito la
deconvoluzione della banda dell’acqua estratta dai nostri campioni con cinque
gaussiane come rappresentato nelle figure 22, 23 e 24. Ciò che si nota mettendo a
confronto i nostri spettri e quello relativo all’acqua pura è la diversa estensione delle
117
bande. Nello spettro pubblicato in letteratura, la banda ν(OH) si estende da 2800 a
3800 cm-1, mentre nel primo dei nostri spettri (Figura 22) la regione dei numeri
d’onda occupata dalla banda è compresa tra 3300 e 4000 cm-1. La forma differente
della banda dell’acqua estratta dal nostro campione dopo 35 giorni di trattamento con
sale, rende conto dei molteplici dintorni in cui le molecole d’acqua si vengono a
trovare in un tessuto complesso come la pelle. La prima frazione d’acqua estratta
presenta contributi che si estendono su tutti il range delle possibili lunghezze del
legame a idrogeno. La prima frazione di acqua è la meno legata e più labile.
Fig. 22: deconvoluzione con 5 gaussiane della banda ν(OH) della frazione d’acqua estratta dal processo di
disidratazione con natrun dal campione S35 (R=0,99416).
Fig. 23: deconvoluzione con 5 gaussiane della banda ν(OH) del campione S49 (R=0,99712).
118
Fig. 24: deconvoluzione con 5 gaussiane della banda ν(OH) del campione S70 (R=0,99958).
Le bande differenza ricavate dopo il trattamento per 49 giorni e per 70 giorni sono molto
meno estese e presentano una differente composizione in gaussiane (Figure 23 e 24). La
prima presenta ancora una intensa componente a 3600 cm-1, oltre alla banda principale a
3400 cm-1, l’ultima invece è costituita prevalentemente dalla componente a 3400 cm -1.
L’acqua sottratta dopo 70 giorni è sostanzialmente solo acqua legata alla proteina. Il sale è
probabilmente penetrato a fondo nei tessuti ed ha attaccato la matrice proteica.
Non è possibile per il nostro complesso sistema fisico fare una classificazione energetica
delle famiglie di molecole d’acqua che lo popolano come per l’acqua liquida ma l’aspetto e
l’analisi delle bande differenza così ottenute suggeriscono fasi successive di disidratazione
dei campioni:
nel primo periodo di 35 giorni una consistente frazione di acqua viene espulsa dal
tessuto cutaneo, consistente di molecole d’acqua libere, probabilmente costituenti
la matrice interstiziale e di una buona parte di molecole di H2O coordinate alla
frazione proteica.
Durante le fasi successive, la disidratazione riguarda esclusivamente le proteine,
cioè il collagene, che perde acqua in piccole frazioni e gradualmente, ma mentre
dopo 49 giorni di trattamento è ancora possibile distinguere le due differenti
frazioni d’acqua, quella libera e quella legata, l’acqua sottratta dopo 70 giorni
sembra essersi convertita tutta in un’unica fase, quella legata alla frazione proteica.
119
Campioni trattati in soluzione satura
Nelle figure 25, 26 e 27 sono rappresentati gli spettri dei campioni trattati in soluzione
per 35 (rosso), 49 (blu) e 70 (verdone) giorni. Sono stati confrontati con il campione di
pelle suina non “salata” e sottratti da essa ottenendo le curve dell’acqua di disidratazione
(azzurro scuro) dai rispettivi campioni:
Fig. 25: in azzurro scuro lo spettro differenza ottenuto dalla sottrazione delle bande dell’acqua tra i campioni di
pelle suina prima del trattamento (rosa) e dopo 35 giorni di permanenza in soluzione satura (rosso).
Fig. 26: in azzurro scuro lo spettro differenza ottenuto dalla sottrazione delle bande dell’acqua tra i campioni
di pelle suina prima del trattamento (rosa) e dopo 49 giorni in soluzione (blu).
120
Fig. 27: in azzurro scuro la curva differenza ottenuta dalla sottrazione delle bande dell’acqua tra i campioni di pelle
suina prima del trattamento (rosa) e dopo 70 giorni in soluzione (verdone).
Dopo 35 giorni di trattamento (Figura 25) il campione non mostra disidratazione, infatti
le due bande rappresentate in figura si sovrappongono quasi completamente, tranne nella
regione a bassi numeri d’onda dove il campione trattato esibisce una spalla, che, nello
spettro differenza, dà origine ad un picco negativo centrato a 3300 cm-1.
La posizione di questo picco è tale da permettere di attribuirlo ad un contributo alla
banda Amide A, causato da una probabile alterazione della struttura terziaria del
collagene, in conseguenza del trattamento.
La ragione di questa modificazione dello spettro potrebbe essere correlata alla modificazione della struttura proteica della pelle. Uno spostamento verso numeri d’onda più bassi
della banda Amide A nello spettro IR del collagene sarebbe indice di uno srotolamento
parziale della tripla elica.
L’alterazione strutturale nella matrice proteica del tessuto si deve al pH basico (pH=10,93)
della soluzione salina che darebbe origine allo “srotolamento” dell’elica del collagene. La
proteina esponendo al solvente gruppi molecolari in grado di interagire con l’acqua,
tenderebbe a trattenere il solvente nel tessuto [36]. Questo effetto non ha una durata
prolungata nel tempo, infatti il tessuto così modificato tende a rilasciare rapidamente
l’acqua trattenuta. L’alterazione strutturale del tessuto lo rende instabile.
121
Il campione estratto dopo 42 giorni appare fortemente disidratato; i campioni estratti
dopo un numero superiore di giorni sono nuovamente idratati. Possiamo pensare che la
struttura proteica della pelle deteriorata si imbibisca di una frazione di acqua della
soluzione nella quale è immersa anche se bisogna tener presente che l’acqua che penetra
nuovamente nel tessuto non è né legata né coordinata alle molecole che lo costituiscono
[34]. Le bande dell’acqua sottratta hanno tutte una forma simile, poiché rappresentano la
stessa componente (Figure 28 e 29) coordinata dalle strutture macromolecolari
degenerate e che continuamente scambiano con il solvente:
Fig. 28: deconvoluzione banda dell’acqua sottratta dal campione L49, trattato in soluzione (R=0,99638).
Fig. 29: deconvoluzione della banda dell’acqua sottratta dal campione L70, trattato in soluzione (R=0,99926).
122
LE BANDE DELLE PROTEINE
7.4 Analisi della regione della banda Amide A
Le alterazioni subite dai campioni esaminati a seguito dei trattamenti col sale sono
pesantemente a carico delle proteine che li costituiscono e quindi si riflettono in
cambiamenti nelle regioni dello spettro in cui cadono gli assorbimenti caratteristici delle
frazioni proteiche costituenti i campioni e cioè la banda Amide A ( 3300 cm-1) e le bande
Amide I e II (1690-1500 cm-1).
Campioni con trattamento a secco
L’evoluzione della forma della banda ad alti numeri d’onda nel corso del trattamento
non è dovuta a semplici fenomeni di disidratazione che riducono il quantitativo d’acqua
nei campioni, ma la sottrazione dell’acqua provoca notevoli cambiamenti anche nella
struttura proteica dei tessuti. La banda Amide A, isolata tramite un procedimento di
deconvoluzione in componenti della banda ad alti numeri d’onda, subisce uno shift verso
numeri d’onda più bassi, come mostrato in tabella 3:
Tabella 3: campioni trattati con sale secco: posizione della bande Amide A per tempi crescenti di trattamento.
Campione
Numero d’onda (cm-1)
Non trattato
3321 cm-1
S35
3295 cm-1
S49
3239 cm-1
S70
3257 cm-1
Questo effetto può essere correlato ad una riduzione nell’ordine della struttura di folding
della proteina [31] che, nel nostro caso, possiamo attribuire all’irrigidimento e allo
stiramento della struttura del collagene a causa del trattamento con il sale, come sarà
evidenziato dall’analisi delle bande Amide I e II. E’ di seguito riportata la deconvoluzione
della banda con nove gaussiane (comprese le due gaussiane necessarie alla deconvoluzione
dell’assorbimento dei gruppi CH2 e CH3), come indicato dalla letteratura [31] (Figure 30,
31 e 32):
123
Fig. 30: deconvoluzione della banda ad alti numeri d’onda: stretching dei gruppi OH dell’acqua (blu), della banda
Amide A (rosa) e della banda Amide B (viola). In azzurro scuro la banda delle amine primarie. (R = 0,97821).
Fig. 31: deconvoluzione della banda ad alti numeri d’onda: stretching OH dei gruppi caratteristici dell’acqua
(blu), della banda Amide A (rosa) e della banda Amide B (viola). In azzurro scuro la banda delle amine
primarie. (R = 0,98165).
124
Fig. 32: deconvoluzione della banda ad alti numeri d’onda; stretching dei gruppi caratteristici dell’acqua (blu), della
banda Amide A (rosa) e della banda Amide B (viola). In azzurro scuro la banda delle amine primarie. (R = 0,98328).
Campioni con trattamento in soluzione salina satura
Anche per gli spettri dei campioni disidratati con la soluzione di natrun si è proceduto
con il fitting della curva con lo stesso numero di gaussiane utilizzato per l’analisi dei
campioni con trattamento a secco, identificandone le componenti (Figure 33, 34 e 35):
Fig. 33: campione L35. Deconvoluzione della banda di assorbimento ad alti numeri d’onda: stretching dei gruppi OH
dell’acqua (blu), della banda Amide A (rosa) e della banda Amide B (viola), del campione L35. In azzurro scuro la
banda delle amine primarie. (R = 0,97725).
125
Fig. 34: deconvoluzione della banda di assorbimento dei gruppi caratteristici dell’acqua (blu), della banda Amide A
(rosa) e della banda Amide B (viola), del campione L49. In azzurro scuro la banda delle amine primarie. In
azzurro scuro la banda delle amine primarie. (R =0,98679).
Fig. 35: deconvoluzione della banda di assorbimento dei gruppi caratteristici dell’acqua (blu), della banda
Amide A (rosa) e della banda Amide B (viola), del campione L70. In azzurro scuro la banda delle amine
primarie. (R = 0,97981).
126
Osserviamo anche degli spettri di questi campioni uno spostamento verso numeri d’onda
più bassi della banda Amide A, rispetto allo spettro del campione non trattato cosa che
dimostra che, anche con questa metodologia di trattamento del campione, si provoca
l’alterazione nella struttura del collagene. Nella tabella 4 riportiamo i numeri d’onda a cui
troviamo la banda Amide A nei campioni considerati:
Tabella 4: campioni preparati in soluzione: posizione della banda Amide A per tempi crescenti di trattamento.
Campione
Numero d’onda (cm-1)
Non trattato
3321 cm-1
L35
3300 cm-1
L49
3295 cm-1
L70
3308 cm-1
7.5 Analisi delle bande Amide I e II
L’analisi attraverso la deconvoluzione nelle sue componenti delle bande Amide I e
Amide II permette di ricavare informazioni sulle modificazioni della struttura secondaria,
della macromolecola di collagene.
Campioni con trattamento a secco
Dall’osservazione delle componenti costituenti le bande Amide I e II dei campioni che
sono stati messi sotto sale secco si può notare che la struttura del collagene si altera,
cambiando la sua conformazione.
La figura 36 mostra la deconvoluzione in componenti delle bande Amide I e II per lo
spettro del primo campione estratto (35mo giorno). Rispetto all’analisi condotta sullo
spettro del campione di pelle non trattata (Figura 7), possiamo osservare un calo
d’intensità delle componenti attribuite alla tripla elica associata al β-sheet (posizionata a
1630 cm-1) e alla struttura β-turn (che si trova a 1678 cm-1); la componente α si trova a
1665 cm-1; si intensifica la componente degli aggregati disordinati, a 1699 cm-1 e compare
una banda attribuibile a frazioni di random coil a 1653 cm-1.
Anche nella banda Amide II si ha evidenza di una conformazione più disordinata con la
crescita di una banda dovuta alle strutture disordinate (1540 cm-1), a discapito della banda
caratteristica della struttura tripla elica che si trova a 1561 cm-1. La vibrazione dei gruppi
127
carbossilici dei contributi degli acidi glutamico ed aspartico si trova a 1583 cm -1; la
vibrazione degli anelli di tirosina è a 1523 cm-1.
Fig. 36: campione S35. Deconvoluzione della banda Amide I e II: in verdone le eliche aggregate, in verde il β-turn,
in rosso l’α-elica, in blu il random coil, in viola la tripla elica (in rosa) associata al β-sheet, in porpora l’ED e in
arancio gli anelli di tirosina. (R = 0,99982).
Nella Figura 37 è riportata la porzione ingrandita di spettro che comprende le bande
Amide I e II relative al campione S49.
La struttura della banda Amide I cambia ancora: si riduce ulteriormente la componente
corrispondente all’α-elica posizionata a 1660 cm-1, crescono i contributi delle bande dei β–
turn a 1675 cm-1, quello delle eliche aggregate a 1700 cm-1 e della componente
corrispondente al random coil che ritroviamo a 1649 cm-1; il contributo della tripla elica
associata ai β-sheet è a 1633 cm-1. Possiamo osservare dunque un parziale cambiamento
nella struttura terziaria della macromolecola imputabile allo stiramento della molecola
stessa che ha subito cross-linking a causa della disidratazione. Tale stiramento dell’elica fa
assumere i caratteri conformazionali spettroscopicamente simili a quelli del β-sheet.
Nella banda Amide II, la banda corrispondente ai random coil (1529 cm-1) cresce se
confrontata con la stessa componente nel campione S35. La vibrazione dei gruppi
carbossilici dei contributi degli acidi glutamico ed aspartico si trova a 1573 cm -1. A 1556
128
cm-1 troviamo il contributo della tripla elica e a 1515 cm-1 la vibrazione degli aneli di
tirosina.
Fig. 37: deconvoluzione della banda Amide I e II del campione S49: in verdone le eliche aggregate, in verde il βturn, in rosso l’α, in blu il random coil, in viola la tripla elica (in rosa) associata al β-sheet, in porpora l’ED e in
arancio gli anelli di tirosina. (R = 0,99976).
In figura 38 è riportato lo spettro del campione S70 (ultimo giorno di trattamento), nel
medesimo intervallo di numeri d’onda.
L’effetto dello stiramento della molecola di collagene è ben visibile alla fine del
trattamento poiché il campione risulta essere maggiormente disidratato e quindi il
collagene ha subito notevole stiramento dell’elica che assume i caratteri conformazionali
simili a quelli del β-sheet.
Notiamo infatti, rispetto al campione precedente, un incremento del contributo della
tripla elica associata ai β-sheet (1630 cm-1) e della struttura β-turn (1674 cm-1). La
componente α-elica è a 1656 cm-1. A 1639 cm-1 troviamo la vibrazione dei random coil e la
componente dovuta alle catene aggregate è a 1698 cm-1.
La scomposizione della banda Amide II è data da la vibrazione dei gruppi ED a 1569 cm-1,
dalla tripla elica a 1554 cm-1,dal random coil a 1531 cm-1 e dalla vibrazione degli anelli di
tirosina a 1513 cm-1.
129
Fig. 38: deconvoluzione della banda Amide I e II del campione S70: in verdone le eliche aggregate, in verde il βturn, in rosso l’α, in blu il random coil, in viola la tripla elica (in rosa) associata al β-sheet, in porpora l’ED e in
arancio gli anelli di tirosina. (R = 0,99986).
Campioni con trattamento in soluzione
I campioni posti in soluzione di natrun mostrano un comportamento differente rispetto
a quelli trattati con natrun secco, suggerendo una diversa alterazione della molecola di
collagene. In particolare, in tutti e tre i campioni presi in esame, la banda Amide II si
modifica considerevolmente. Mentre nel campione non trattato il baricentro della banda è
posizionato intorno a 1550 cm-1, in questi campioni, già dopo solo 35 giorni di
trattamento, cresce un picco sottile centrato a 1559-1560 cm-1. Lo shift subito dalla banda
e la crescita dell’intensità all’aumentare dei giorni di trattamento può essere correlato con
un cambiamento conformazionale nella struttura terziaria del collagene che espone
all’esterno
il
gruppo
aminoacidico
della
prolina
[37].
Questo
cambiamento
conformazionale può essere messo in relazione con la prevista modificazione proteica di
cui è indice anche lo shift della banda Amide A, nella regione dello spettro ad alti numeri
d’onda.
Per il campione estratto il 35mo giorno di trattamento, abbiamo tentato di condurre il
fitting della banda Amide I poiché la banda Amide II permetteva ancora un confronto. La
presenza della ingombrante banda Amide II, rende più difficili le operazioni di fitting della
Banda Amide I e meno significativi i risultati dei fitting nei campioni soggetti a
trattamento per tempi più lunghi.
130
In figura 39 sono riportate le bande Amide, normalizzate all’intensità massima della banda
Amide I, al fine di evidenziare il comportamento assunto dalla banda Amide II:
Fig. 39: crescita della banda Amide II in funzione dei giorni di trattamento in soluzione salina.
Anche la banda Amide I (Figura 40) testimonia la pesante modificazione della struttura
proteica del tessuto esaminato: la deconvoluzione della banda evidenzia una
preponderante componente dovuta alle strutture disordinate che si sostituisce alla
componente della tripla elica.
Fig. 40: campione L35. Deconvoluzione della banda Amide I: in verdone le eliche aggregate, in rosso l’ α-elica e in blu
il random coil, oltre al contributo lipidico in azzurro. (R = 0,99961).
131
Lo srotolamento dell’elica poliprolinica produce un’alterazione di forma della banda Amide
I nella quale si perde traccia della componente corrispondente alla tripla elica. Nelle
Figure 41 e 42 sono rappresentati gli spettri raccolti per i campioni dopo 49 e dopo 70
giorni rispettivamente.
Fig. 41: campione L49. Bande Amide I e II. (R = 0,99976).
Fig. 42: campione L70. Bande Amide I e II. (R = 0,99995).
132
LE BANDE DEI LIPIDI
7.6 Considerazioni su i lipidi
Le bande di assorbimento dei gruppi funzionali appartenenti alle molecole lipidiche
sono distribuite in diverse regioni spettrali. I lipidi che si rinvengono con maggiore
frequenza nella pelle consistono in ceramidi, acidi grassi liberi (l’acido palmitico è in
assoluto il più abbondante) e colesterolo. Essi sono organizzati in strutture lamellari con
un doppio strato nel quale le catene lipidiche sono altamente ordinate [40].
Nella figura 43 si riporta uno spettro di un campione analizzato di pelle suina che ha
subito il trattamento in sale secco per 35 giorni (S35): in esso sono evidenziati gli
assorbimenti caratteristici di queste macromolecole.
Fig. 43: campione S35. Gli assorbimenti delle macromolecole lipidiche.
Gli assorbimenti caratteristici che possiamo individuare sono:
3340 cm-1 vibrazioni di stretching delle amine primarie (NH) e/o secondarie (NH2)
(la traccia di queste bande si evidenzia attraverso la deconvoluzione della banda ad
alti numeri d’onda, si vedano gli spettri di “Analisi della banda Amide A” in questo
capitolo – Figure da 30 a 35).
2925 cm-1 vibrazioni di stretching simmetrico dei gruppi CH3 e CH2
2860 cm-1 vibrazioni di stretching asimmetrico dei gruppi CH3 e CH2
133
1746 cm-1 stretching del legame carbonile C=O
1464 cm-1 bending del gruppo CH3 del colesterolo
1162 cm-1 stretching del gruppo PO2-
Il sale, sia in soluzione sia utilizzato a secco, provoca il fenomeno della lipolisi. Questo
effetto, che è rappresentato dall’ossidazione dei trigliceridi, fa sì che a causa della rottura
delle catene alifatiche, si liberino acidi grassi e gruppi fosfato [41].
La sovrapposizione degli spettri dei campioni di seguito riportati (S35, S70 ed L70)
(Figura 44) indica che, indipendentemente dalla tipologia e dalla durata del trattamento
applicato, le bande di assorbimento dei lipidi non cambiano la propria posizione sull’asse
delle frequenze. Le variazioni d’intensità riscontrate nei campioni sottoposti a diversi
tempi di trattamento non mostrano regolarità e non possono apparentemente essere
messe in relazione con il procedimento di salatura: le abbiamo quindi attribuite alla
preparazione della pastiglia.
Fig. 44: spettri dei campioni S35, S70 ed L70. Nessuno shift degli assorbimenti delle macromolecole lipidiche.
Inoltre, i dati a nostra disposizione non ci permettono neppure di sostenere che il
trattamento della pelle con il sale, sia secco sia in soluzione, provochi sgrassamento o
deplezione lipidica.
134
LE BANDE DEL SALE
7.7 Le tracce lasciate dal natrun nei campioni di pelle suina
Il sale con il quale abbiamo trattato i campioni di pelle suina trattata penetra solo in
quantità nel tessuto, come si evince dall’analisi delle misure SEM, si distribuisce
uniformemente nei tessuti solo per tempi molto lunghi e in dipendenza dal tipo di
trattamento. Abbiamo confrontato gli spettri FTIR raccolti sui campioni trattati per tempi
diversi con le due modalità con lo spettro del natrun, per verificare se il sale avesse
lasciato una traccia, cioè qualche banda caratteristica.
La figura 45 mette a confronto gli spettri della pelle di maiale trattata con natrun secco e
con la soluzione per 35 giorni. Nella regione dei bassi numeri d’onda alcune bande sono
state identificate come legate alla presenza del natrun nei tessuti. Per confronto è stato
aggiunto nel grafico anche lo spettro della pelle suina non trattata che non mostra
nessuno degli assorbimenti caratteristici del sale.
Le bande caratteristiche sono posizionate in corrispondenza delle seguenti frequenze:
867cm-1, affiancata dalle due spalle a 902 e a 848 cm-1;
688 cm-1 molto debole;
621 cm-1 che si presenta allargata.
Per le attribuzioni delle vibrazioni molecolari si veda il Cap. 6, Archeologia sperimentale,
§ 6.1 – Analisi FT-IR .
Fig. 45: Lo spettro del natrun a confronto con quello della pelle suina non trattata (in rosa) e trattata con sale secco
(arancione) ed in soluzione (azzurro).
135
Nella figura 46 possiamo osservare come il contributo del sale provochi un cambiamento
di forma della banda lipidica centrata a 1464 cm-1 che si manifesta nell’allargamento della
banda nella quale si può notare una spalla attorno a 1446 cm-1.
Fig. 46: ingrandimento della banda a 1464 cm-1 che mostra il contributo del natrun nella banda spettrale della
pelle suina trattata.
La “firma” del sale non è così evidente in tutti i campioni esaminati e, inaspettatamente,
non si intensifica per quelli lasciati per tempi più lunghi a contatto con il natrun, come si
può vedere nelle figure 47 e 49, che riportano gli spettri dei campioni trattati con i due
metodi rispettivamente per 49 e per 70 giorni. Alcuni deboli picchi possono ancora essere
attribuiti al sale, ma non tutti sono posizionati agli stessi numeri d’onda in tutti i
campioni.
Fig. 47: Lo spettro del natrun a confronto con quello della pelle suina non trattata (in rosa) e trattata con sale secco
(arancio) e in soluzione (azzurro).
136
Figg. 48, 49, 50: Lo spettro del natrun a confronto con quello della pelle suina non trattata (in rosa) e trattata con sale secco
(arancione) e in soluzione (azzurro).
137
Abbiamo cercato di spiegare questo risultato:
1) I campioni dopo 35 giorni di trattamento non hanno ancora raggiunto una
distribuzione omogenea del sale, come dimostrano le misure SEM. Nel prelievo per
la preparazione del campione per le misure FTIR è possibile che casualmente siano
stati prelevati due frammenti di pelle molto ricchi di sale. In figura 43 appare
evidente che il campione trattato con sale secco, dove queste difformità di
distribuzione del sale sono più marcate, è anche quello con i picchi più intensi.
2) Col trascorrere del tempo, i tessuti a contatto col sale si modificano, come si vede
dagli spettri nelle regioni degli assorbimenti delle proteine e questo può provocare,
da una parte un assorbimento selettivo degli ioni salini (si veda lo spettro in
catodoluminescenza del natrun, in cui sono sbilanciate le intensità dei due picchi,
nel capitolo 6, Archeologia sperimentale, § 6.1 – Analisi SEM) e dall’altra una
distribuzione più uniforme del sale, con una sorta di diluizione, che non consente
di individuare picchi divenuti troppo deboli.
Analisi SEM
Le analisi SEM sono state eseguite al fine di indagare la presenza del natrun all’interno
del tessuto cutaneo e la cinetica di penetrazione. Sono state raccolte le immagini in
catodoluminescenza ed in elettroni secondari per evidenziare la distribuzione del sale nella
sezione di tessuto considerata. Dopo aver stabilito, grazie all’immagine ottenuta, che il
sale è penetrato in maniera più o meno cospicua dentro la pelle, sono stati registrati gli
spettri per evidenziare se il contenuto salino appartenesse al natrun oppure fosse dato
dalla cristallizzazione di altri sali naturalmente presenti nel tessuto.
7.8 Immagini in catodoluminescenza e in secondari
Un piccolo frammento di pelle di maiale dopo 35 giorni di trattamento in soluzione
satura è stata fotografata da entrambe le parti, quella del derma e quella dell’ipoderma.
Le immagini rivelano un aspetto molto diverso sulle due facce: l’ipoderma, adiposa, si
presenta caratterizzata da pieghe e pliche dei lipidi costituenti, mentre il derma si rivela
granuloso, ricco com’è di cellule di diverso tipo e fibre di collagene. Infatti, come
accennato nel capitolo 4, Macromolecole costituenti della pelle, § 4.3, i lipidi dell’ipoderma
sono organizzati in strutture lamellari costituite da un doppio strato nel quale le catene
lipidiche sono altamente ordinate; esse formano ampie maglie lasse di tessuto connettivo
138
che possiamo riconoscere nella figura 51; il tessuto connettivo denso del derma si presenta
invece organizzato in fasci di fibre collagene separati da fibre elastiche che si organizzano
in maglie che si estendono in varie direzioni (Figura 52).
Le immagini che vengono presentate più oltre sono quelle che consentono la
monitorizzazione del sale nei tessuti: esse sfruttano un codice a falsi colori, presentando
una colorazione rossa che registra la catodoluminescenza e una colorazione verde, indice
degli elettroni secondari, prodotti dal sale.
La caratterizzazione morfologica ed ottica dei campioni ha permesso di registrare la
penetrazione e la distribuzione del sale nei tessuti durante le diverse fasi di trattamento e
le modificazioni sofferte dal tessuto cutaneo a seguito del contatto col sale o del
mantenimento in soluzione salina.
Figg. 51-52: campione L35: a sinistra lato dell’ipoderma, a destra il derma. Ingrandimento a 500x con dimensioni
pari a 241 μm in orizzontale e 180 μm in verticale.
Nelle figure 53 e 54 sono messe a confronto le immagini dei due frammenti di pelle,
dal lato del derma, dopo 35 giorni di trattamento con le due diverse procedure, con sale
secco a sinistra, e in soluzione satura a destra.
Fig. 53 e 54: nell’immagine di sinistra il campione S35 (natrun secco), a destra il campione trattato in soluzione
(L35). Siamo a 500 ingrandimenti e la scala metrica è data da 241 μm in orizzontale e 180 μm in verticale.
139
E’ facile notare la sostanziale differenza nella distribuzione della colorazione delle due
immagini che rivela forte disomogeneità di distribuzione del sale nel campione trattato a
secco in cui sono evidenti regioni in cui il sale è fortemente penetrato ed altre in cui
risulta assente, rispetto a quello trattato in soluzione, in cui la colorazione appare
uniformemente distribuita a indicare uniformità di penetrazione.
Dopo 49 giorni di trattamento la distribuzione del sale nel campione trattato a secco
non ha ancora raggiunto omogeneità di distribuzione. La figura 55 rappresenta
l’immagine del campione fotografato in un punto.
Fig. 55 e 56: il campione dopo 49 giorni di trattamento: a sinistra S49 (natrun secco), a destra il campione
trattato in soluzione (L49). Immagine a 500 ingrandimenti e dimensioni di 241 μm in orizzontale e 180 μm in
verticale.
All’interfaccia tra i due strati componenti la pelle: si può osservare come risulta dissimile
la penetrazione del sale all’interno dei due strati cutanei: molto più rapida e intensa nello
strato adiposo (a destra nella figura) rispetto al derma, in cui esso sembra seguire
l’andamento delle fibre del tessuto connettivo.
Per quanto riguarda il campione trattato in soluzione, invece, la distribuzione del sale è
uniforme e apparentemente indifferenziata nei vari punti esaminati. Particolarmente
interessante, inoltre, è il cambiamento che sembra avere subito la struttura del tessuto
esaminato che sembra ora costituito da noduli interconnessi e impacchettati in strutture
filamentose allineate le une alle altre.
Il campione estratto l’ultimo giorno di trattamento, il 70mo, indica che il sale è
penetrato in quantità all’interno del tessuto, sia nel campione trattato con sale secco, sia
in quello trattato in soluzione, come evidenziano le figure 57 e 58:
140
Fig. 57 e 58: campioni di pelle dopo 70 giorni: a sinistra il campione S70 (natrun secco), a destra il campione
trattato in soluzione (L70). Immagine a 500 ingrandimenti e dimensioni di 241 μm in orizzontale e 180 μm in
verticale.
Le immagini suggeriscono forti alterazioni nella struttura del tessuto trattato. In
particolare, nel tessuto tenuto in soluzione si osserva come la struttura regolare di fibre
allineate, visibile ancora dopo 49 giorni di trattamento, sia fortemente modificata e mostri
rigonfiamenti e solchi profondi con perdita di regolarità. In alcuni solchi e cavità sembra
che si abbia una più elevata concentrazione di sale.
7.9 Analisi semi-quantitativa del sale nel tessuto cutaneo suino
Lo spettro di emissione di catodoluminescenza emesso dai campioni esaminati è stato
confrontato con quello raccolto sui singoli sali e sul sale complesso (natrun) con il quale i
campioni sono stati trattati.
Lo spettro di catodoluminescenza emesso dal natrun ha una forma caratteristica,
differente da quella degli altri Sali costituenti, con un massimo posto a = 550 nm e una
spalla a = 420 nm.
Il confronto è stato eseguito per:
1) monitorare il grado di penetrazione del natrun nella pelle;
2) escludere che il segnale raccolto sui campioni di pelle fosse dovuto a Sali naturalmente
presenti nella pelle.
Lo spettro del natrun, (v. Cap. 6, Archeologia Sperimentale, §6.1 – Analisi SEM) è stato
acquisito per fare il confronto con i campioni di pelle suina trattata.
Di seguito sono riportate gli spettri acquisiti nei campioni trattati con natrun secco e nei
campioni con natrun in soluzione (Figure 59 e 60).
141
Come possiamo osservare dagli spettri ottenuti dai campioni che hanno subito
trattamento a secco, l’intensità della banda del natrun nella pelle è molto modesta e, in
alcuni campioni risulta assente.
Intensity
Wavelenght (cm-1)
Fig. 59: spettro del natrun acquisito con un ingrandimento di 500x e energia di 20 KeV.
Nei campioni che hanno subito trattamento in soluzione, come ci si aspettava, la banda
dovuta al sale mostra maggiore intensità se confrontata con gli spettri sopra riportati.
Questo pensiamo sia dovuto al fatto che in soluzione, la penetrazione del sale avviene con
maggior rapidità ed efficienza. Particolarmente interessante è il cambiamento di forma
dello spettro in cui il rapporto relativo tra le intensità delle bande costituenti risulta
decisamente modificato, con il picco a 550 nm di intensità inferiore o paragonabile a
quella della spalla che risulta spostata attorno ai 460 nm.
Per quanto riguarda le oscillazioni in intensità registrate, pensiamo che possano
probabilmente essere attribuite alla forte disomogeneità strutturali del campione che si
ripercuotono sulle consistenti disomogeneità locali nella concentrazione di sale assorbito.
Essendo l’area della zona indagata molto ristretta (~1 μm) è possibile che il fascio
elettronico cada in regioni a concentrazioni saline molto differenti.
142
Intensity
Wavelenght (cm-1)
Fig. 60: spettro del natrun acquisito con un ingrandimento di 500x e energia di 20 KeV.
Analisi Raman
Le analisi Raman sono state effettuate per indagare la presenza del sale all’interno del
tessuto cutaneo suino. L’analisi è stata condotta per punti considerando entrambi gli strati
cutanei. La tecnica SEM, che ha evidenziato la distribuzione del sale all’interno del tessuto
cutaneo, ci ha permesso di campionare un numero esiguo di punti con la tecnica Raman;
l’impossibilità di mappare l’area indagata ha rappresentato un limite dovuto al fatto che la
superficie del campione non si presentava omogenea, “piatta”, impedendo quindi la messa
a fuoco uniforme dell’area considerata.
La tecnica Raman inoltre, non è risultata essere, come ci si aspettava, la tecnica più idonea
per condurre analisi sul materiale organico a causa della fluorescenza molto intensa che
dà un rumore di fondo non trascurabile. Si è comunque proceduto con questa
metodologia d’indagine al fine di individuare la parte inorganica dovuta alla
cristallizzazione del natrun nel tessuto, dopo l’avvenuta penetrazione.
La risposta ottenuta, anche se non da tutti i punti considerati, ha rivelato la presenza del
natrun nella sezione dei campioni analizzati.
143
7.10 Ricerca del natrun all’interno del tessuto cutaneo suino
Abbiamo proceduto esaminando tutti i campioni sottoposti al trattamento sia a
secco, sia in soluzione. Riportiamo gli spettri ottenuti dai campioni estratti il 35 mo, il 49mo
ed il 70mo giorno, come per le altre tecniche diagnostiche.
Negli spettri di seguito riportati, che mostrano la zona dello spettro da 1000 a 1800 cm -1,
possiamo generalmente identificare a ~1650 cm-1 la banda Amide I, a 1440 cm-1 il bending
dei gruppi CH2 e, a 1300 cm-1, la deformazione simmetrica fuori dal piano (twisting) delle
catene alifatiche degli acidi grassi con la tipica spalla a ~1265cm-1 [15]. La nostra attenzione
si concentrerà sulla ricerca del sale, che troviamo a lunghezze d’onda più basse, all’incirca
verso i 1000/1100 cm-1.
Il campione S35 (sottoposto a trattamento con sale secco), i cui spettri dei due punti
più significativi sono di seguito riportati in figura 61, presenta in entrambi gli strati
cutanei picchi imputabili ai contributi dei singoli sali costituenti il natrun, ricordando che
quest’ultimo ha un picco intenso posizionato a 1069 cm-1 (V. Cap. 6, Archeologia
Sperimentale, § 6.1). Nella porzione del derma, possiamo infatti osservare un picco a 1071
cm-1 dovuto a ν(CO3) ed un debole picco a 1004 cm-1 caratteristico dello νas(SO4). Nella
porzione dell’ipoderma rinveniamo un picco intenso a 1061 cm-1, dovuto ai carbonati.
*
*
Fig. 61: spettri dei punti misurati nel campione S35 con i picchi caratteristici del natrun.
144
Per contro, nel campione trattato in soluzione, L35, osserviamo, in figura 62, che il
picco più intenso si registra nella porzione di tessuti identificata come il derma, con un
picco a 1079 cm-1 dotato di una spalla a 1065 cm-1, dato dalla vibrazione di stretching del
gruppo CO3. Nei due spettri dell’ipoderma, ci sono due picchi deboli a 1069 cm-1.
*
*
*
Fig. 62: spettri dei punti misurati nel campione L35 con i picchi caratteristici del natrun.
Nel campione S49, a circa la metà del tempo di trattamento, possiamo notare dallo
spettro rappresentato in figura 63, che non abbiamo netta definizione del picco, ma il
contributo del natrun nella pelle lo si riesce ad individuare dalla banda allargata nella
zona dello spettro attorno a 1070 cm-1.
*
*
Fig. 63: spettri dei punti misurati nel campione S49 con i picchi caratteristici del natrun.
145
Gli spettri del campione L49 (Figura 64) mostrano una maggiore presenza del natrun
nella porzione ipodermica del tessuto, che dà una banda allargata caratterizzata da tre
picchi posti a 1061, 1079 e 1129 cm-1 che rivelano le vibrazioni di stretching simmetrico del
gruppo CO3. Per il picco a 1130 cm-1 non siamo riusciti a dare un’attribuzione attendibile.
*
*
*
Fig. 64: spettri dei punti misurati nel campione L49 con i picchi caratteristici del natrun.
Nella figura 65 ritroviamo gli spettri dei punti analizzati del’ultimo campione estratto
dopo 70 giorni di trattamento a secco. Si può notare che il contributo del sale dà una
banda piuttosto debole, posizionata a circa 1070 cm-1, eccetto in un punto del derma dove
osserviamo due deboli picchi posti a 1060 cm-1 contributo dovuti alla vibrazione di
stretching simmetrico del gruppo carbonato.
*
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*
*
*
*
Fig. 65: spettri dei punti misurati nel campione S70 con i picchi caratteristici del natrun.
146
Infine, il campione L70, mostra vibrazioni attribuibili alla miscela di sali ritrovati
esclusivamente nell’ipoderma del tessuto, a numeri d’onda di compresi tra 1070 e 1080
cm-1, che denotano una variabilità a seconda dei punti considerati. Vediamo infatti che un
punto preso nell’ipoderma (spettro più in basso nella figura 66) registra un picco definito
a 1074 cm-1 caratteristico dello stretching del gruppo CO3; nello spettro sopra quest’ultimo
in figura, troviamo un altro spettro che mostra due picchi rispettivamente a 1067 e 1132
cm-1, tipici della vibrazione di stretching simmetrico del gruppo CO 3 e dello stretching
asimmetrico del gruppo SO4.
*
*
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*
*
*
*
*
Fig. 66: spettri dei punti misurati nel campione L70 con i picchi caratteristici del natrun.
LE MUMMIE EGIZIE
Dopo aver analizzato la pelle di maiale e studiato le alterazioni delle macromolecole
costituenti il tessuto, ci siamo proposti di effettuare un confronto con i campioni di pelle
di mummie per osservare se rinvenissero le tracce proprie del natrun e spingersi in
considerazioni circa il presunto trattamento applicato sui corpi dagli Antichi Egizi. È
comunque da tenere presente che i campioni di mummia a nostra disposizione sono
datate a dinastie precedenti (dalla sesta alla undicesima) l’ipotesi formulata da parte dei
collaboratori di York, i quali sostengono che il trattamento in soluzione avvenisse all’apice
della tecnica d’imbalsamazione che coincide con la XVIII dinastia.
147
7.11 La presenza del sale nel tessuto mummificato
La figura 67 mostra il confronto tra lo spettro della pelle di mummia predinastica
(arancione) con lo spettro del natrun (verde) per poter individuare nella pelle
mummificata la presenza dello stesso.
Come è noto in epoca predinastica, i corpi venivano mummificati naturalmente, per
essiccamento nella sabbia calda del deserto. Il campione di mummia predinastica è stato
analizzato ed inserito come “controllo”: in esso ci aspettiamo di non trovare nessuna
banda corrispondente ai picchi caratterizzanti il natrun poiché la mummia a cui
appartiene non ha subito alcuna manipolazione da parte dell’uomo.
Fig. 67: spettro del campione di pelle di mummia predinastica (arancione) e spettro del natrun (verde).
La sovrapposizione di alcune regioni dei due spettri non deve trarre in inganno. Essa
mette in evidenza invece che il problema del confronto non è affatto semplice.
Per evitare di cadere nell’errore di facili e fasulle attribuzioni, gli spettri della pelle
mummificata sono stati confrontati non solo con quello del sale, ma anche con quello
della pelle di maiale trattata con natrun e con quello della pelle umana moderna.
La figura 68 riporta lo spettro della pelle del campione 929 confrontato con quello del
natrun.
148
Fig. 68: spettro del campione 929 e del natrun.
Lo spettro è stato dilatato nelle regioni comprese tra 1500 e 1350 cm -1, e tra 1300 e 400
cm-1 come mostrato porzione di spettro del campione 929, rappresentato nelle figure 69 e
70, emerge la “firma” del natrun: a numeri d’onda intermedi la banda a 1462 cm-1
(ν(CO))e, a bassi numeri d’onda, le bande a 1173 cm-1 (ν(SO) di SO4) e 725 cm-1 (δ(CO) e
δ(SO) di SO4).
Fig. 69: banda del natrun e spettro del campione 929.
149
Fig. 70: bande del natrun e spettro del campione 929.
Nella figura 71 è rappresentato lo spettro della pelle imbalsamata del campione 9092.
Fig. 66: campione di pelle di mummia 9029.
Fig. 71: banda del natrun e spettro del campione 9o29.
Dalle figure 72 e 73 notiamo anche in questo campione di pelle di mummia delle tracce
lasciate dal natrun. A numeri d’onda intermedi registriamo la presenza del sale nella
banda allargata posizionata a 1455 cm-1, che è data dallo stretching del C-O del carbonato.
A numeri d’onda inferiori possiamo osservare che nella pelle umana antica e nella pelle
150
suina trattata si rinvengono assorbimenti che possono essere attribuiti alle vibrazione di
stretching di legame C-O del gruppo CO3 a 1168 e 1116 cm-1 e contributi dello stretching SO del gruppo SO4. Evidenti sono le bande a 711 e a 619 cm-1, dovute al bending dei legami
dei gruppi solfato e carbonato.
Fig. 72: bande del natrun e spettro del campione 9029.
Fig. 73: bande del natrun e spettro del campione 9029.
151
In figura 74 è riportato lo spettro del campione XX11:
Fig. 74: campione XX11 della pelle di mummia.
Fig. 75: porzione spettrale a bassi numeri d’onda del campione XX11.
Lo spettro della pelle mummificata è in questo caso meno dettagliato negli assorbimenti a
bassi numeri d’onda ma alcune deboli bande che potrebbero essere caratteristiche del sale
possono essere individuate: la vibrazione di stretching e le due di bending del legame SO
appartenente al gruppo solfato rispettivamente a 1111 cm-1, e 719 e 623 cm-1 (Figura 75).
152
L’immagine 76 figura lo spettro del campione XX6:
Fig. 76: spettro del campione XX6.
Nella figura 77, raffigurante la porzione spettrale a bassi numeri d’onda, registriamo una
congruenza tra la posizione delle bande di assorbimento caratteristiche del sale, dovute
allo stiramento simmetrico del legame costituente il gruppo carbonato, indicato dalla
freccia.
Fig. 77: porzione di spettro a bassi numeri d’onda del campione XX6.
153
7.12 Natrun secco o in soluzione? Valutazione circa la metodologia di imbalsamazione
Se si confrontano gli spettri della pelle di mummia con gli spettri ottenuti dalla pelle di
maiale dopo che ha subito il trattamento, è possibile affermare che il trattamento in
soluzione del tessuto cutaneo suino provoca alterazioni delle macromolecole, soprattutto
della componente proteica, che non si rinvengono nella pelle di mummia (Figura 78).
Fig. 78: spettri di tutti i campioni di mummie a confronto con gli spettri della pelle suina trattata in soluzione.
La porzione di spettro di seguito riportata (Fig. 79) amplifica la regione della banda
Amide II che evidenzia come la modificazione della banda Amide II nella pelle suina indice
della modificazione strutturale nelle proteine della pelle non trova corrispondenza nella
pelle imbalsamata.
Fig. 79: amplificazione dello spettro di fig. 73 nella regione intermedia.
154
Per contro si nota che l’andamento delle curve della pelle di mummia segue maggiormente l’andamento dei campioni di pelle suina che hanno subito trattamento a secco
(Figura 80).
Fig. 80: porzione spettrale intermedia. Confronto tra gli spettri delle mummie e i campioni trattati con natrun secco .
155
Conclusioni
Una delle fasi più importanti della procedura d’imbalsamazione attuata dagli Antichi
Egizi era l’essicazione del corpo, attuata al fine di evitare il deterioramento dei tessuti,
dovuto anche all’attacco da parte di microorganismi e/o insetti. Gli imbalsamatori
impiegavano, per questa operazione, il natrun, una miscela naturale di sali di sodio.
Informazioni circa questa segreta procedura non ci sono giunte.
Alcuni frammenti di pelle di mummie, risalenti all’epoca compresa tra la VI e l’XI
dinastia, sono stati studiati ed analizzati in precedenti tesi per mezzo della spettroscopia
FT-IR e dell’analisi istologica per stabilire lo stato di conservazione e le alterazioni subite
dai tessuti cutanei di questi reperti, giunti fino a noi intatti dopo millenni.
Questi frammenti recano traccia del trattamento con il sale? E da queste tracce e dallo
stato di alterazione dei tessuti cutanei è possibile ricavare qualche informazione sul
trattamento cui gli antichi imbalsamatori sottoponevano i corpi dei defunti?
Lo scopo della presente tesi è stato quello di affrontare questi quesiti, cercando di estrarre
le informazioni seppellite nelle modificazioni biochimiche e strutturali del tessuto cutaneo.
L’analisi è stata eseguita:
ricostruendo in laboratorio un sale modello del sale naturale usato dagli antichi
imbalsamatori;
sottoponendo a salatura, con due diverse procedure, la pelle di maiale, presa come
modello della pelle umana;
analizzando i campioni sottoposti a trattamento per chiarire l’effetto che il sale
provoca sulle macromolecole costituenti il tessuto;
confrontando i risultati ottenuti con quelli già in possesso, relativi alle mummie.
I risultati ottenuti dalla ricerca condotta possono essere così elencati:
il natrun ottenuto in laboratorio presenta caratteristiche molto simili a quello
naturale; purtroppo non avevamo a disposizione un campione di natrun antico, ma
il confronto tra i risultati delle analisi Raman effettuate con gli spettri in
letteratura del natrun naturale attuale rivela una corrispondenza molto buona; il
sale è stato caratterizzato anche all’IR e al SEM;
la comparazione spettroscopica (FT-IR) dei tessuti umano e suino ha messo in
evidenza una buona corrispondenza: la morfologia e la struttura dei tessuti
analizzati hanno mostrato affinità soprattutto per quanto riguarda la componente
proteica, malgrado la disproporzione della componente lipidica rispetto a quella
156
proteica della cute suina. Ciò ci ha consentito di considerare la pelle suina come
modello di quella umana e di utilizzare il tessuto animale da sottoporre ai
trattamenti sperimentali;
la pelle è stata sottoposta a due diversi trattamenti di salatura: uno realizzato
mettendo a contatto grandi quantità di sale asciutto con il tessuto, l’altro
immergendo il frammento di tessuto in soluzione satura di sale. Abbiamo ricavato
evidenze differenti delle modificazioni delle macromolecole costituenti il tessuto, a
seconda della metodologia di trattamento adottata:
le misure SEM: hanno messo in luce sia le differenze morfologiche sia la
diversa distribuzione del sale in corrispondenza della stessa durata dei
trattamenti;
gli spettri FT-IR: hanno mostrato le alterazioni subite dal tessuto in
conseguenza dei due trattamenti, confermando maggior lentezza e
disomogeneità di penetrazione del sale durante il trattamento con sale
secco rispetto a quello della soluzione. In particolare:
-
per quanto riguarda il fenomeno di disidratazione della pelle, si è
potuto notare come il sale secco estragga prima l’acqua libera e, in una
successiva fase, aggredisca l’acqua legata alle molecole proteiche,
mentre la soluzione salina, invece, interessi direttamente l’acqua delle
proteine;
-
l’alterazione della componente proteica, nello specifico del collagene, si
è manifestata criticamente dipendente dal trattamento impiegato,
mostrando che il metodo a secco provoca lo stiramento e
l’aggregazione delle eliche di collagene, mentre il trattamento in
soluzione ne provoca lo srotolamento;
-
le macromolecole lipidiche non subiscono alterazioni evidenti né nel
quantitativo né nella struttura;
le
misure
in
spettroscopia
Raman:
hanno
dimostrato
l’effettiva
ricristallizzazione del sale all’interno del tessuto;
il sale è stato identificato nella pelle delle mummie egizie per confronto con gli
spettri IR della pelle di maiale trattata; considerando come “firma distintiva”
caratterizzante l’alterazione proteica dei campioni sottoposti al trattamento in
soluzione, la modificazione subita dalla banda Amide II, ed il fatto che non si
157
registri nessun segnale simile negli spettri IR dei campioni di mummia considerati,
ci porta ad affermare che le mummie dinastiche esaminate non siano state
sottoposte ad un trattamento di disidratazione per immersione in soluzione salina.
Ciò potrebbe appoggiare la tesi che sostiene che, almeno fino all’XI dinastia, la fase
di disidratazione del corpo durante il processo d’imbalsamazione, prevedeva
l’impiego di sale secco.
La sperimentazione risulta essere una prima indagine sull’argomento data la complessità
emersa.
Doveroso un accenno critico ai limiti della presente ricerca:
la difficoltà del reperimento del natrun naturale;
l’avere lavorato solo sulla pelle e non su un pezzo anatomico comprendente anche
i tessuti muscolari;
la salatura che è avvenuta su entrambe le superfici cutanee, diversamente da
quanto avveniva nella mummificazione dei corpi.
158
Appendice 1
Tavola cronologica dell’Antico Egitto
Epoca Tinita
I dinastia (dal 3150 al 2925 a.C.): Narmer, Aha, Djer, Den,
Anejib, Semerkhet, Ka.
II dinastia (dal 2925 al 2700 a.C.): Hotepsekhemwy, Nebra,
Neterium, Uneg, Senedji, Peribsen, Khasekhemwy.
Antico Regno
III dinastia (dal 2700 al 2625 a.C.): Nebka, Djeser, Khaba,
Sekhemkhet, Neferkara, Huny.
IV dinastia (dal 2625 al 2510 a.C.): Snefru, Cheope, Dedefrā,
Chefren, Micerino, Shepseskaf.
V dinastia (dal 2510 al 2460 a.C.): Userkaf, Sahure, NeferirkaraKakai, Shepseskara, Reneferef, Niuserra Ini, Menkauhor,
Djedkara-Asosi, Unis.
VI dinastia (da 2460 a 2200 a.C.): Teti, Userkare, Pepi I,
Merenre II, Nitocris.
Primo periodo
intermedio
VII-VIII dinastia (dal 2200 al 2160 a.C. circa)
IX-X dinastia (dal 2160 al 2040 a.C. circa)
XI dinastia (dal 2040 al 1991 a.C.): Mentuhotep I, Antef I, Antef
II, Antef III.
Medio Regno
XI dinastia (segue): Mentuhotep II, Mentuhotep III, Mentuhoep
IV.
XII dinastia (dal 1991 al 1785 a.C.): Amenemhat I, Sesostri I,
Amenemhat II, Sesostri II, Sesostri III, Amenemhat III,
Amenemhat IV.
Secondo periodo
intermedio
XIII-XIV dinastia (dal 1785 al 1633 a.C.)
XV-XVI dinastia (dal 1730 al 1530 a.C.)
XVII dinastia (dal 1650 al 1552 a.C.): Rahotep, Antef V,
Sebekemsaf II, Djehuty, Mentuhotep VII, Nebraurā 1, Antef VII,
Kamose.
Nuovo Regno
XVIII dinastia (dal 1552 al 1314 o al 1295 a.C.): Amosis,
Amenhotep I, Thutmosi I, Thutmosi II, Hatshepsut, Thutmosi
III, Amenhotep IV/Akhenaton, Semenkhkara, Tutankhamen, Ay,
Horemhab.
XIX dinastia (dal 1295 al 1186 a.C.): Ramesse I, Sethi I, Ramesse
11, Merenptah, Sethi II, Siptah, Tauosre.
XX dinastia (dal 1186 al 1069 a.C.): Sethnakhte, Ramesse III,
Ramesse IV, Ramesse V, Ramesse VI, Ramesse VII, Ramesse
159
VIII, Ramesse IX, Ramesse X, Ramesse XI.
Terzo periodo
intermedio
XXI dinastia (re taniti) (da 1069 al 945 a.C.): Smendes,
Psusenne I, Amenemope, Osorkon l’Anziano, Siamon, Psusenne
II.
XXII dinastia (dal 945 al 715 a.C.): Sheshonq I, Osorkon I,
Sheshonq II, Takelot I, Harsiesis, Osorkon II, Takelot II,
Sheshonq III, Pamy, Sheshonq V, Osorkon IV.
XXIII dinastia (dal 818 al 715 a.C.): Petubastis I, Osorkon III,
Takelot III, Rudamon, Iuput II.
XXIV dinastia (dal 727 al 715 a.C.): [Teknakht], Boccori.
XXV dinastia (dal 747 circa al 656 a.C.): [Piankh], Shabaka,
Shabataka, Taharka, Tanuthamon.
Bassa Epoca
XXVI dinastia (dal 672 al 525 a.C.): Necao I, Psammetico I,
Necao II, Psammetico II, Apries, Amasi, Psammetico III.
XXVII dinastia (dal 525 al 404 a.C.): Cambise, Dario I, Serse,
Artaserse, Dario II, Artaserse II.
XXVIII dinastia (dal 404 al 399 a.C.): Amyrteos.
XXIX dinastia (dal 399 al 380 a.C.): Nepherites I, Psammuthis,
Achoris, Nepherites II.
XXX dinastia (dal 380 al 343 a.C.): Nectanebo I, Tachos,
Nectanebo II.
Seconda dominazione persiana (dal 343 al 332 a.C.): Artaserse,
Arses, Dario III.
332 a.C. : Alessandro.
Tavola cronologia basata su N. Grimal, Historie de l’Egypte ancienne, Parigi 1988, pagg.
591-606.
160
Appendice 2
La Collezione Marro
La nascita del Museo di Antropologia ed Etnografia dell’Università degli Studi di Torino
risale al 1926 a seguito del conferimento, al Prof. Giovanni Marro (1875-1952), medico
psichiatra ed antropologo, dell'incarico di Professore di Antropologia presso l'Università di
Torino; contemporaneamente il Magnifico Rettore, Alfredo Pochettino, gli destinò un
locale in Palazzo Carignano come deposito di materiale dimostrativo utilizzato durante le
lezioni di anatomia. Nel 1911 fu chiamato dall'Egittologo Ernesto Schiaparelli a partecipare
ad una serie di campagne di scavo in Egitto con lo scopo di studiare i resti di quell'antica
popolazione. La Missione Archeologica Italiana (M.A.I.) in Egitto, fu fondata nel 1903 da
Vittorio Emanuele III con un contributo in Lire 15.000 annue; il Senatore Prof. Ernesto
Schiaparelli, allora direttore del Museo Egizio di Torino, la diresse dalla fondazione sino al
1928. Ad egli subentrò il prof. Giulio Farina e, a partire dal 1912, venne aggregato al
gruppo di lavoro il prof. Giovanni Marro come antropologo. Le campagne di scavo della
M.A.I. in Egitto furono quattordici dal 1903 al 1935 ed interessarono diversi siti archeologici distribuiti tra il Nord e il Sud dell'Egitto. Dodici campagne dirette da Schiaparelli e
due da Farina. Il prof. Marro partecipò alle ultime sei. Da queste esplorazioni il Museo
Egizio di Torino incrementò notevolmente le sue collezioni e divenne uno dei più ricchi
musei egizi del mondo ed oggi la sua collezione è la quarta al mondo per importanza e
consistenza. La collezione antropologica Marro è di notevole interesse, non solo per
l'abbondanza del materiale che comprende, ma, e sopratutto, per la precisione e la
scrupolosità usata nel prelievo e nell’identificazione del materiale stesso: queste
caratteristiche sono tipiche del metodo di scavo e di ricerca del Prof. Schiaparelli. L'intera
collezione può essere suddivisa in: Collezioni Primatologiche, Collezioni Antropologiche,
Collezioni Paletnologiche e Collezioni Etnografiche. Le Collezioni Antropologiche
comprendono la collezione di scheletri e mummie egiziane. Essa consta complessivamente
di novantuno scheletri completi, fra i quali tre sono di adolescenti, sei di bambini, ed
inoltre quarantasei crani isolati di cui solo tre infantili. Ad essa si vanno ad aggiungere i
reperti osteologici prelevati negli scavi di Assiut e Assuan. Quindi, complessivamente la
collezione consta di oltre seicentocinquanta scheletri egizi completi, cinquantanove da
ritenersi di epoca neolitica e milletrecento sono i crani isolati, la maggior parte in ottimo
stato di conservazione; ottanta teste di mummia, alcune delle quali risalenti ad epoche
predinastiche, cinque mummie complete predinastiche e quindici dinastiche. Di questi
161
solo le teste mummificate sono registrate con il codice Guarini, un sistema di
catalogazione informatizzata realizzato dal CSI Piemonte, su incarico del settore Beni e
Sistemi Culturali dell’Assessorato alla Cultura e Istruzione della Regione Piemonte. Il
Progetto Guarini permette il censimento, l’inventario e la catalogazione dei beni Culturali
Piemontesi, così da promuovere il patrimonio della regione, e fornire strumenti
informatici per la gestione dello stesso. Inizialmente l'intera collezione era collocata
all'interno di teche conservate lungo i corridoi di Palazzo Carignano oppure all'interno
della stanza dell'assistete del professore o, ancora, nel salone centrale. Attualmente gran
parte della collezione Antropologica e tutte quelle Etnografiche sono collocate all'interno
della sala di conservazione del Museo, che è dotata di un sistema di climatizzazione
controllato per permetterne la giusta conservazione, mantenendo costanti ed idonei i
valori di temperatura ed umidità. Sono inoltre stati realizzati degli armadi contenitori
all'interno dei quali sono conservate le raccolte etnografiche. L'armadio garantisce ai
manufatti un'idonea protezione dal particolato atmosferico, dalle radiazioni solari e
dall'illumi-namento artificiale, tutti agenti responsabili del degrado. I corpi mummificati
sono collocati all'interno di teche di vetro oscurate da fogli di carta velina. La modalità
adottata per la conservazione delle collezioni nel museo ha contribuito a mantenere i
reperti in buono stato [28].
162
Appendice 3
Numerazione dei reperti (revisione di Grilletto) con indice cronologico degli scavi [23].
SCAVI SCHIAPPARELLI
Date
1903
1903 – 1904
1903 – 1904
1905 – 1906
1905
1903 – 1906
1905
1905
N. Schiapparelli
1838 – 2064
2065 – 2070
2671 – 4221
4222 – 4679
4680 – 5049
5050 – 5984
5985 – 6067
6068 – 7891
Luoghi
Giza, ad est del Cairo, sopra Menfi
Ashmuneih = Ermopoli presso Amarna
Eliopoli, N-E Cairo
Qua el-Kebir, S-E Asiut = TU-COU
Hammamija, poco distante da Qau
Valle delle Regine presso Tebe
Mertseger presso Tebe
Deir el-Medina presso Tebe
Un vuoto di 19 numeri
1905
1906
1908
1909
1910
1910
7911 – 8208
8209 – 8649
8650 – 9487
9448 – 10485
10486 – 11109
11110 – 13016
Asiut I = Lycopolis
Tomba di Kha, presso Tebe
Asiut II
Deir el-Medina
Assiut III
Gebelein I = Pathyris?, sud di Tebe
Un vuoto di 3 numeri
1911
13020 – 14354
Gebelein I
SCAVI SCHIAPPARELLI - MARRO
1911
1914
1920
1920
14355 – 15695
15696 – 16349
16350 – 16730
16731 – 17130
Assiut IV
Gebelein II
Assuan, presso 1° Cateratta
Gebelein III
Un vuoto di 369 numeri
SCAVI FARINA – MARRO
1930
1935
1937
Da 17500
Gebelein
Gebelein
Gebelein
163
Appendice 4
164
Tabella dei materiali usati nell’imbalsamazione [15].
165
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