AMS dating bones

Datare ossa, corna e denti con l’AMS

Quantità raccomandata (può essere inferiore per AMS – si prega di contattarci)
1-4 grammi di ossa non riscaldate, di ossa cremate o di corno
2-10 grammi di ossa scaldate
0,5-5 grammi di ossa completamente carbonizzate
1-2 denti umani
Contenitore consigliato
Busta con zip per ossa, corna, denti
Per il collagene già estratto, usare un foglio di alluminio o una provetta di vetro o plastica con tappo a vite da inserire in una busta con zip
Si raccomanda di inviare i campioni in scatole rigide quando possibile (invece di utilizzare buste imbottite) per preservarne l’integrità durante la spedizione.
Offriamo il servizio di ultrafiltrazione come pretrattamento aggiuntivo ai metodi convenzionali di estrazione del collagene.

Nota – Le tariffe applicate includono le misurazioni δ13C, δ15N (non disponibile per le ossa cremate), i report di garanzia di qualità, la calibrazione agli anni di calendario (dove applicabile) e l’accesso online 24/7 alle analisi in corso ed ai risultati. L’estrazione del collagene o dei carbonati comporta tariffe aggiuntive.

I rapporti δ13C e δ15N vengono misurati in uno spettrometro di massa isotopica (IRMS). A seconda della qualità del materiale, potrebbe non essere possibile effettuare la misurazione del d15N su ossa carbonizzate o scaldate. Si prega di contattarci prima di inviare ossa scaldate.

Beta Analytic effettua inoltre la misurazione di %C, %N, C:N e resa % del collagene senza alcun costo aggiuntivo sui campioni ossei non cremati sottoposti alla datazione AMS.

L’analisi della resa percentuale del collagene viene effettuata su una piccola porzione del campione osseo inviato. Questa analisi precede l’applicazione del pretrattamento basico, poiché le basi riducono significativamente la quantità di collagene durante la rimozione dei contaminanti e modificano i risultati della resa percentuale del collagene. MOLTO IMPORTANTE: è risaputo che la conservazione del collagene in un singolo osso non è omogenea. La resa percentuale del collagene non deve essere utilizzata come unico valore rappresentativo della qualità del collagene perché può essere molto fuorviante. I valori C:N, %C e %N sono migliori indicatori della qualità del collagene.

Pretrattamento – È importante comprendere i pretrattamenti che saranno applicati ai campioni, dal momento che questi influenzano direttamente il risultato delle analisi. Per le ossa, effettuiamo l’estrazione standard del collagene e possiamo offrire, su richiesta, un trattamento aggiuntivo con ultrafiltrazione. Si prega di contattarci prima di inviare i campioni nel caso in cui sia richiesta l’ultrafiltrazione.

Ossa – Scegliere campioni di osso corticale provenienti dalle ossa più grandi del corpo (femore, tibia, omero, mascella, cranio ed in alcuni casi costole). Le ossa spugnose, come quelle delle articolazioni, le vertebre e simili, tendono a non conservarsi bene in condizioni avverse e possono non contenere una quantità di collagene sufficiente per la datazione con AMS. Per conoscere le quantità di campione richieste per le ossa di uccelli e pesci, si prega di consultare il laboratorio.

Denti – Per i denti umani, i campioni migliori sono singoli incisivi o canini completi. Per i molari è necessario che siano presenti tutte e 4 le radici. Per i denti di animale, la quantità di campione dipende dal tipo di animale. Per i grandi mammiferi 1 dente è sufficiente. Per i piccoli animali, si prega di consultare il laboratorio prima della spedizione per conoscere la quantità appropriata.

Corno – È preferibile inviare pezzi, frammenti o trucioli di corno. Nel caso in cui i campioni fossero già polverizzati, si prega di contattare il laboratorio.

Possiamo effettuare la datazione al radiocarbonio di collagene estratto. Tuttavia, il materiale sarà indicato come “sostanze organiche” (“organics”) nel report finale anziché come “collagene d’ossa”. Questo perché, secondo i requisiti della nostra certificazione ISO/IEC 17025:2005, se i pretrattamenti chimici e/o le estrazioni non sono stati svolti da noi, non possiamo dare questa specifica denominazione al materiale, poiché alcuni passaggi che possono influenzare la qualità del campione sono stati svolti al di fuori del nostro controllo e dei termini della nostra certificazione.

Non inserire il collagene estratto direttamente nelle buste con zip. Raccomandiamo di avvolgere il campione in un foglio di alluminio o di usare una provetta di plastica o vetro con tappo a vite, inseriti in una busta con zip.

Il contenuto organico dello smalto è troppo ridotto per l’analisi al carbonio-14. Possiamo analizzarne solo la frazione carbonatica. Un dente è sufficiente per la datazione con AMS.

Ossa immerse in acqua o sedimenti umidi – si prega di consultare il laboratorio prima di inviare questo tipo di campioni. L’acqua è molto efficace nel rimuovere le proteine del collagene dalle ossa, lasciandone solo il carbonato. È quindi possibile che, in questo caso, il contenuto di collagene delle ossa sia molto limitato.

Se le ossa sono state forate o polverizzate prima di essere inviate al laboratorio potrebbero non essere adatte a subire i pretrattamenti aggressivi necessari a garantire l’accuratezza dei risultati. Raccomandiamo di NON forare o polverizzare le ossa prima di inviarle al nostro laboratorio. Prima di effettuare queste operazioni è necessario rimuovere i contaminanti aderenti o invasivi. In molti casi questo richiede sia trattamenti fisici abrasivi della superficie, sia trattamenti chimici.

Il pretrattamento dei campioni ossei non cremati inizia con l’estrazione del collagene, ovvero il materiale utilizzato per la datazione. La valutazione della qualità viene effettuata sia tramite ispezione visiva sia sulla base dell’estrazione del collagene.

Viene poi analizzata la friabilità (“morbidezza”) del campione osseo. Il materiale osseo molto morbido indica una potenziale assenza di collagene (la proteina fondamentale delle ossa, che agisce da agente rinforzante nella struttura cristallina dell’apatite).

Per determinare la qualità del collagene, il campione viene demineralizzato in una soluzione acida fredda per eliminare tutta l’apatite e i carbonati, dopo aver rimosso le superfici esterne chimicamente o fisicamente. Il collagene viene poi sezionato per identificare eventuali radici intrusive, che vengono rimosse con i successivi lavaggi acidi.

A questo punto, il laboratorio effettua un’accurata ispezione visiva del collagene. Se il collagene appare scarsamente conservato, il laboratorio contatta il cliente per discutere prima di procedere. Se il collagene appare invece di buona qualità, viene applicato un lavaggio con NaOH (idrossido di sodio) per rimuovere i contaminanti organici umici ed esogeni. Questo passaggio solitamente riduce molto la massa del collagene ma restituisce un campione pulito per la datazione al radiocarbonio. Dopo un lavaggio acido finale, il collagene viene asciugato e sottoposto a misurazione del d13C. Se il risultato è accettabile, i tecnici procedono con la datazione AMS. In caso contrario, contattano il cliente prima di procedere.

L’estrazione del collagene può essere effettuata con o senza un lavaggio basico. “With alkali” (trattamento basico) si riferisce al pretrattamento aggiuntivo con NaOH per assicurare l’assenza di acidi organici secondari. “Without alkali” (senza trattamento basico) indica che, a causa dello stato di conservazione non ottimale, il lavaggio con NaOH, che potrebbe comportare la perdita di tutte le sostanze organiche disponibili, non è stato effettuato.

L’ultrafiltrazione consiste nel passaggio del collagene ad alta velocità attraverso filtri sottilissimi, come misura aggiuntiva per la rimozione degli acidi organici. L’ultrafiltrazione, se richiesta, comporta una tariffa aggiuntiva; si prega di contattarci per i dettagli.

Nota – L’ultrafiltrazione non migliora sempre l’accuratezza di una data radiocarbonica. Questo pretrattamento aggiuntivo “fraziona” il carbonio nel campione. Secondo la relativa teoria, gli acidi umici passano attraverso il filtro separandosi dal collagene. A seconda dello stato di conservazione del collagene, questa teoria potrebbe non essere sempre valida. I campioni sottoposti a ultrafiltrazione hanno, in alcuni casi, prodotto date più antiche o più giovani rispetto a quelli sottoposti solo ad estrazione del collagene con lavaggio basico. Per ogni campione, le condizioni di sepoltura, lo stato di conservazione e l’eventuale contaminazione determineranno l’utilità di questo pretrattamento aggiuntivo.

Datare i diversi tipi di ossa con AMS

In caso di dubbi sulla categoria in cui ricadono i propri campioni, è possibile inviarli direttamente al laboratorio. Dopo averli analizzati, vi contatteremo per discutere l’eventuale datazione e la tecnica più appropriata.

Le ossa sottoposte a riscaldamento a bassa temperatura (meno di 600 °C) presentano spesso segni neri, blu o grigi sulla superficie esterna, che indicano che non tutti i grassi e le proteine sono stati bruciati completamente e l’osteocalcina non si è del tutto convertita in carbonato strutturale.

La quantità di calore applicata e le condizioni di sepoltura determinano la possibilità o meno di datare un osso scaldato con AMS. Non è possibile sapere in anticipo cosa verrà estratto da un osso che è stato scaldato. In alcuni casi, del collagene in buone condizioni potrebbe essere ancora disponibile. In altri casi, alcune sostanze organiche possono essere estratte ma non identificate come collagene. Datare queste sostanze organiche residue può restituire date accettabili, ma è necessario essere cauti con la loro interpretazione.

Pretrattamento – Estrazione del collagene, lavaggio acido/base/acido

Non viene applicata alcuna tariffa per la cancellazione di campioni di ossa scaldate che risultano inadatti alla datazione in seguito al pretrattamento.

Il riscaldamento ad alta temperatura può essere un evento molto utile nella storia di un campione osseo. Se la temperatura era abbastanza elevata da carbonizzare il collagene, il carbonio dell’osso sarà molto stabile, resistente alla contaminazione e facilmente rimosso dai pretrattamenti con acidi e basi, che vengono applicati anche ai campioni di carbone.

Le ossa completamente carbonizzate, sia all’interno sia all’esterno, assomigliano a pezzi di carbone. Questi campioni sono stati carbonizzati in ambienti poveri di ossigeno, a temperature inferiori a 600 °C a cui sono stati esposti per un lungo periodo. L’osteocalcina è stata rimossa dalla combustione e sono rimasti solo i grassi carbonizzati e le proteine (collagene). Solitamente, questo tipo di ossa bruciate può essere datato, ma i pretrattamenti potrebbero dover essere limitati al lavaggio acido per la rimozione dei carbonati. In molti casi, sono troppo fragili per permettere un’estrazione alcalina per rimuovere gli acidi umici, che potrebbero essere presenti in abbondanza nel luogo di raccolta.

La possibilità o meno di datare un osso carbonizzato al radiocarbonio dipende dal grado di carbonizzazione. Le ossa riscaldate a basse temperature necessitano di una considerazione speciale. Le ossa contenenti proteine carbonizzate costituiscono campioni ottimali per la datazione AMS. In questo caso, il carbonio è resistente al decadimento e può essere sottoposto a pretrattamenti completi in laboratorio. Se le proteine sono parzialmente carbonizzate, sono probabilmente danneggiate e decomposte e non possono essere pretrattate completamente (o identificate come proteine) in laboratorio.

Solitamente, se l’osso appare completamente bianco, non è presente collagene carbonizzato. Se l’osso è nero o blu, c’è una possibilità che la frazione di collagene possa essere datata. L’unico modo per averne la certezza è applicare dei pretrattamenti.

Non viene applicata alcuna tariffa per la cancellazione di campioni ossei carbonizzati che risultano inadatti alla datazione in seguito al pretrattamento.

Pretrattamento – Lavaggio acido/base/acido forte

Un osso non riscaldato viene sottoposto, per prima cosa, all’estrazione delle proteine del collagene, che costituisce il materiale più adatto per la datazione delle ossa non cremate.

La conservazione e la qualità del collagene residuo sono molto importanti e possono essere valutate durante il pretrattamento. Se la qualità del collagene è buona, il pretrattamento continua (lavaggi acido/base/acido). Se la qualità è scarsa, il laboratorio consulta il cliente per avere conferma dell’annullamento dell’analisi.

Dopo la valutazione iniziale del collagene, il materiale viene asciugato e preparato per l’analisi del rapporto carbonio-13/carbonio-12. Se il risultato è accettabile, il laboratorio procede con la datazione AMS. In caso contrario, la datazione AMS può essere cancellata su richiesta del cliente. Non viene applicata alcuna tariffa per la cancellazione di campioni ossei bruciati che risultano inadatti alla datazione in seguito al pretrattamento.

Estrazione del collagene seguita da lavaggio acido/base/acido (ultrafiltrazione su richiesta)

Queste ossa sono state scaldate a temperature superiori a 600 °C per un tempo sufficiente a bruciare tutto il collagene, i grassi e le proteine. Queste ossa sono solitamente bianche sia all’esterno sia all’interno.

Quando le ossa vengono scaldate ad oltre 600 °C, l’osteocalcina (apatite) presente nell’osso viene convertita in carbonato strutturale. Questo è il carbonato osseo che viene datato. Il carbonato strutturale è molto resistente ai cambiamenti e non viene contaminato facilmente una volta che la cremazione è stata completata, ed è perciò un materiale affidabile per la datazione AMS.

In assenza di collagene carbonizzato, è disponibile un metodo per la datazione della frazione carbonatica delle ossa cremate. Il metodo è stato pubblicato e accettato nel 2000 alla 17esima International Radiocarbon conference. Gli studi indicano una buona correlazione tra il carbonato delle ossa riscaldate ad alta temperatura e il corrispondente collagene. Questa tecnica dovrebbe essere utilizzata solo in assenza di collagene o di collagene carbonizzato.

Studi recenti hanno evidenziato che la resa del carbonato di diverse sezioni dell’osso può indicare un’eventuale cremazione incompleta. Il carbonato viene estratto da due porzioni dell’osso. Se la resa è simile, il laboratorio procede con la datazione AMS; se è diversa, il cliente può annullare l’analisi oppure continuare con la datazione di entrambe le porzioni per verificare che i risultati corrispondano (al costo di due analisi separate).

Datare la frazione carbonatica delle ossa cremate è raccomandato in assenza di collagene o collagene carbonizzato. Tuttavia, è necessario prestare attenzione poiché la rimozione completa di eventuali contaminanti carbonatici non può essere assicurata. Se la rimozione di tutti i carbonati è avvenuta durante il processo di riscaldamento, l’ossido di calcio rimanente potrebbe aver reagito con il biossido di carbonio prodotto dal combustibile. In questo caso, è necessario tenere in considerazione un possibile effetto legno antico.

Maggiori informazioni sulla datazione AMS delle ossa

Datazione al radiocarbonio di ossa trattate con PVA
Componenti delle ossa
Ciclo vitale dei campioni d’ossa
Contaminazione dei campioni d’ossa
Effetti dei contaminanti sui risultati di datazione al carbonio con AMS
Pretrattamenti fisici delle ossa nei laboratori AMS
Pretrattamenti chimici delle ossa nei laboratori AMS