Levan as a biomaterial for the conservation of cultural heritage

Abstract

Tarihi yapılar, anıtlar, sit alanları, kitaplar, sanat eserleri ve eski eserler gibi somut kültürü içeren kültürel miras, geçmiş nesillerden miras alınır, korunur ve gelecek nesillerin yararına sunulur. Kağıt konservasyonunda, bozulmanın farklı yönlerini ele alan çeşitli stratejiler mevcuttur. Bu stratejiler, uygulama hedef ve limitlerine göre daha da detaylandırılmaktadır. Doğal yaşlanma ve çevresel faktörler nedeniyle kırılgan yapıları onları daha da kırılgan substratlar haline getirdiğinden, kağıt tabanlı eserlerin korunması için invazif olmayan metodolojilere yadsınamaz bir ihtiyaç vardır. Polimerik kaplamaları selülozik yüzeylerden çıkarmak için temizleme veya solvent uygulamaları gibi sıvı bazlı koruma işlemleri, koruma biliminin ilgili sorunlarından bazılarıdır. Bu araştırmanın merkezinde, levan doğal polisakkarit kullanımı ile ilgili yukarıda belirtilen sorunlara yönelik olası çözümlerin sunulması amaçlanmaktadır. Bu amaca ulaşmak için, kağıt bazlı malzemelerin konservasyonunda geleneksel olarak en çok tercih edilen yapıştırıcı olan nişasta molekülü ile karşılaştırarak, levanı kağıt üzerinde yapıştırıcı veya sağlamlaştırıcı bir malzeme olarak potansiyel kullanımı açısından araştırdık. Geleneksel olarak aharlanmış ve yapay yaşlandırılmış kağıt numunelerde kimyasal ve fiziksel değişimler gözlemledik. HLevan’ın, kağıt numunelerinin liflerinin amorf bölgelerini koruduğunu tespit ettik. Ayrıca kağıt yüzeyinden yapışkan kaplamaları tahribatsız bir şekilde çıkarmak için yarı sentetik IPN bazlı levan-g-PAAm hidrojelleri formüle ettik. Ek olarak, hidrojelleri aynı amaçlarla Namık Kemal'in 19. yüzyıl Osmanlı Tarihi eserinden gerçek örnekler üzerinde denedik ve tatmin edici sonuçlar elde ettik. Son olarak, konservasyon uygulamaları için bakteriyel selüloz (BC)'nin fiziksel ve kimyasal olarak güçlendirilmesi için BDDE çapraz bağlayıcılı ve çapraz bağlayıcısız levan-BC karışımları üretilmiştir. Elde edilen biyomalzemeler arasında BDDE'li kompozit polimerler daha gelişmiş özelliklerle öne çıkmıştır.

Cultural heritage which includes tangible culture such as buildings, monuments, landscapes, books, works of art, and artefacts, is inherited from past generations, maintained in the present and bestowed for the benefit of future generations. There are several strategies available for paper conservation, targeting various aspects of deterioration, which are further specialized, depending on the targets and limitations of the specific implementation. There is undeniable need for non-invasive methodologies for conservation of paper-based artifacts as their fragile nature due to the natural aging and environmental factors make them even more fragile substrates. Liquid-based conservation treatments such as cleaning or solvent applications to remove polymeric coatings from cellulosic surfaces are some of the main concerning problems of conservation science. In the heart of this research, potential solutions, regarding use of levan natural polysaccharide, to address above mentioned problems are aimed to be provided. To achieve this goal, we investigated levan in terms of its potential use as an adhesive or consolidant material on paper by comparing with starch molecule which is traditionally the most preferred adhesive in conservation of paper-based materials. We observed chemical and physical changes on paper specimens which are subjected to traditional sizing materials and artificially aged. HLevan preserved the amorphous regions of fibers of the paper specimens. Also, we formulated semi-synthetic IPN based levan-g-PAAm hydrogels for removing adhesive coatings from paper surface in a non-destructive way. In addition, we tried hydrogels on real samples from 19th century book of Namık Kemal, “Ottoman History” for the same purposes with satisfactory results. Finally, levan and BC blends were produced with and without BDDE crosslinker to physical and chemical enhancement of BC for conservation applications. Among obtained biomaterials, composite polymers with BDDE stood up with more enhanced characteristics.