Предметы древнего искусства, прошедшие испытание временем, нуждаются в особенно внимательном сохранении. Плесень, споры которой постоянно находятся в воздухе и разносятся вместе с пылью, нередко становится причиной их повреждения. Совместная работа ученых из ФИЦ Биотехнологии РАН и ИМБ РАН, а также других российских специалистов привела к созданию антисептика нового типа, эффективность которого была проверена на микроорганизмах, разрушающих произведения искусства из Государственной Третьяковской галереи. Результаты их многолетних исследований представлены в статье опубликована в научном журнале Frontiers in Microbiology.
Плесневые грибы представляют собой серьезную опасность для объектов культурного наследия и исторических артефактов. Эти микроорганизмы способны развиваться на различных поверхностях, повреждая красочный слой и выделяя разнообразные пигменты. Новый состав для защиты картин от биоповреждений был разработан и испытан учеными из Федерального исследовательского центра биотехнологии РАН и Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН. В реализации проекта также принимали участие эксперты из Третьяковской галереи и Института общей неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН.
«Древние картины и иконы, созданные с использованием темпера, особенно уязвимы. Темперная краска, основу которой составляют яичные желтки, рыбный клей и другие органические компоненты, создает благоприятную среду для развития плесневых грибов и других микроорганизмов. При этом, многие антисептические средства, изначально предназначенные для применения в сельском хозяйстве или медицине, оказываются неэффективными для защиты произведений искусства, так как способны повредить сами картины или представлять опасность для посетителей и специалистов по реставрации. В результате, нами были разработаны и протестированы более безопасные альтернативы – соединения, подобные природным аминокислотам» , — по словам ведущего автора работы Александра Жгуна, руководителя группы генетической инженерии грибов ФИЦ Биотехнологии РАН.
Российские ученые разработали соединения, напоминающие аминокислоты – важные компоненты метаболических процессов и основные составляющие белковых молекул. Отличие этих соединений от аминокислот заключается в том, что вместо карбоксильной группы (–COOH) в их структуре находится фосфорсодержащая группа. Подобные группы присутствуют, к примеру, в природных антибиотиках фосфомицине и фосмидомицине, применяемых в медицинской практике.
«Фосфоаналоги аминокислот, полученные нами, способны проникать внутрь клеток плесневых грибов, но не проникают в клетки млекопитающих. Оптимальное сочетание фосфорной группы и боковой цепи аминокислоты позволило нам селективно подавлять биологические процессы, необходимые для жизнедеятельности грибов», — отметил Алексей Хомутов, ведущий научный сотрудник Института молекулярной биологии РАН, ключевой автор данной работы.
Изучение активности 12 фосфоаналогов аминокислот проведено на образцах плесневых грибов, обнаруженных в залах Третьяковской галереи, где представлена древнерусская живопись. В числе этих микроорганизмов были найдены представители различных родов Aspergillus, Penicillium, Simplicillium, Microascus, Cladosporium и Ulocladium. Некоторые из них продемонстрировали устойчивость к обычно используемым антисептическим средствам.
Все синтезированные нами фосфоаналоги аминокислот продемонстрировали способность эффективно ингибировать рост плесневых грибов при тестировании на обычных микробиологических средах. Исходя из полученных данных Penicillium chrysogenum (этот распространенный плесневой гриб, благодаря которому был открыт пенициллин, утратил свою окраску, а полученные соединения также препятствовали синтезу пигментов у этого гриба.
На последующем этапе исследователи добавили наиболее эффективные соединения в клей из осетрового пузыря, который художники и реставраторы используют для фиксации слоев краски. Этот метод исторически применялся в древнерусской живописи. Для оценки воздействия микроорганизмов на макеты, изготовленные из осетрового клея, содержащего как разработанные нами, так и общепринятые антисептики, предназначенные для защиты произведений искусства, был проведен анализ. Наибольшую активность и превосходство в защитных качествах по сравнению со стандартными антисептиками – Катамином АБ и пентахлорофенолятом натрия – показал фосфоаналог аминокислоты метионина. Согласно результатам, полученным с помощью атомно-силовой микроскопии, антисептик не оказывал негативного воздействия на покрытие и не влиял на спектральные свойства выкрасок, изготовленных на основе осетрового клея.
«В настоящей статье впервые продемонстрировано, что фосфоаналоги природных аминокислот могут эффективно применяться для предотвращения биоповреждений произведений живописи. Разработанные нами соединения обладают водорастворимостью, что увеличивает спектр их практического использования и выделяет их на фоне многих распространенных антисептических средств» , — отметил Алексей Хомутов.
Чрезмерное применение ограниченного набора средств для консервации живописных произведений привело к появлению устойчивости у микроорганизмов, что негативно сказалось на эффективности привычных методов реставрации. Поэтому разработка отечественными специалистами нового соединения является крайне необходимой для увеличения выбора антисептических средств.
«Данная разработка стала результатом длительного сотрудничества специалистов из разных областей, включая биологов, химиков-синтетиков, аналитиков и реставраторов », — пояснил Александр Жгун.
Информация предоставлена пресс-службой ФИЦ Биотехнологии РАН