Materiali biopolimerici additivati per applicazioni nella conservazione dei beni culturali

Abstract

Questo studio ha esplorato l'elettrofilatura di agar e agarosio, polisaccaridi impiegati nel restauro. Data l'impraticabilità di processare polimeri puri per l'elevata viscosità e gelificazione delle soluzioni, sono state sviluppate miscele con co-spinnanti sintetici. Il PEO 300k g/mol si è rivelato il più idoneo, mostrando buona compatibilità e adeguato comportamento reologico. L'elettrofilatura dell'agar puro ha evidenziato limiti legati all'alta temperatura di gelificazione e al difficile controllo termico del processo, risultando in una lavorazione irregolare. Ciononostante, sono stati ottenuti supporti nanostrutturati con un contenuto di agar inedito in letteratura. La sostituzione con l'agarosio ha mitigato le problematiche: il suo punto di gelificazione più basso e la minore conduttività hanno permesso un processo più regolare, producendo membrane con elevato contenuto di polisaccaride, buone proprietà morfologiche, di maneggevolezza e notevole resistenza meccanica. L'applicabilità di questi innovativi materiali, inclusi PEO 300k g/mol e PVA, si è dimostrata promettente per la pulitura di opere artistiche. Tutte le membrane sono stabili con solventi apolari, mentre per soluzioni polari solo le membrane di agarosio/PEO 70:30 e di PVA si sono rivelate adeguate. Test su opere reali hanno confermato l'ottima capacità pulente ed emolliente, indicando una soluzione innovativa per la conservazione artistica.

This study explored the electrospinning of agar and agarose, polysaccharides commonly used in art conservation. Due to the impracticality of processing pure polymers—attributed to their high solution viscosity and gelation—mixtures with synthetic co-spinning polymers were developed. PEO with a molecular weight of 300k g/mol proved to be the most suitable choice, demonstrating both good compatibility with the polysaccharides and appropriate rheological behavior, a crucial parameter for this technique. Electrospinning of pure agar presented limitations related to its high gelation temperature and the challenging thermal control of the process, which resulted in irregular fiber production. Nevertheless, nanostructured supports with an agar content previously unreported in the literature were successfully obtained. Replacing agar with agarose mitigated these issues: its lower gelation point and reduced conductivity allowed for a more regular process, yielding membranes with high polysaccharide content, good morphological properties, improved handling, and remarkable mechanical strength. The applicability of these innovative materials, including PEO 300k g/mol and PVA membranes (already widely produced via this technique), showed promising results for the cleaning of artworks. All produced membranes exhibited stability when exposed to nonpolar cleaning solutions, essential for specific degraded materials on artistic surfaces. For polar solutions, only agarosio/PEO 70:30 and PVA membranes proved suitable. Tests conducted on real artworks confirmed their excellent cleaning and emollient capabilities, suggesting an innovative solution for art conservation.