MOLEKULÁRNĚ-SPECIFICKÁ RADIOUHLÍKOVÁ ANALÝZA

Význam tématu

Molekulárně-specifická radiouhlíková analýza rozšiřuje možnosti datování vzorků heterogenních a kontaminovaných. Umožňuje přesné určování stáří vybraných biomarkerů spojených s konkrétními biochemickými procesy. Význam spočívá v aplikacích v archeologii, environmentální chemii a paleoklimatologii.

Cíle a přehled studie

Cílem referátu je představit principy a technické postupy CSRA, včetně preparativní plynové a kapalinové chromatografie, a ukázat reálné aplikace na příkladech archeologických nálezů, sedimentárních vrstev a kostního kolagenu.

Použitá metodika a instrumentace

• Compound Specific Radiocarbon Analysis (CSRA) kombinuje extrakci, preparativní chromatografii a měření 14C pomocí accelerator mass spectrometry (AMS).
• Preparativní plynová chromatografie (PCGC) s programovaným fraction collectorem, PTV injector chlazený CO2 nebo N2 a kolony s DMPS stacionární fází. Monitoring separace pomocí flame ionization detectoru (FID).
• Preparativní kapalinová chromatografie (PLC) s širokými kolony s kyanopropylovými nebo iontově-výměnnými fázemi a ultrapure vodou jako mobilní fází.
• Elementární analyzátor spojený přímo s urychlovačovou hmotnostní spektrometrií (EA-AMS) pro přímou analýzu CO2.
• Procesní standardy a pozaďové vzorky pro kvantifikaci a eliminaci kontaminace uhlíkem.

Hlavní výsledky a diskuse

• Datování mastných kyselin v archeologické keramice při koncentracích řádově jednotek μg pomocí solventless trapping system minimalizovalo kontaminaci.
• Izolace alifatických alkanů, alkenonů a GDGTs ze sedimentů umožnila rekonstrukci paleoklimatických změn.
• Analýza hydroxyprolinu v kostním kolagenu potlačila vlivy sekundární kontaminace vody a restauračních zásahů u starých vzorků (>40 000 BP).
• EA-AMS zkrátilo dobu analýzy a snížilo požadavky na množství vzorku, avšak vyžaduje pečlivé sledování pozadí a mezizkumů.

Přínosy a praktické využití metody

• Umožňuje detailní časovou a procesní rekonstrukci v archeologii, paleoekologii a environmentálních vědách.
• Posun hranic datovatelného materiálu na vzorky s nízkým obsahem uhlíku či složitou matricí.
• Zavádění bezrozpouštědlových technik a eliminace derivatizace či grafitizace zvyšuje přesnost a efektivitu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace online EA-AMS pro přímé měření CO2 z GC/LC frakcí.
• Vyvíjení solventless trapping systémů pro různé biomarkery.
• Rozšíření aplikací CSRA na komplexní proteiny, sacharidy a další biomolekuly.
• Automatizace a miniaturizace preparativních chromatografií pro zvýšení throughput.

Závěr

Molekulárně-specifická radiouhlíková analýza přináší vysokou selektivitu a přesnost při datování heterogenních vzorků. Klíčem k úspěchu je pečlivá kontrola kontaminace a použití procesních standardů. Metoda otevírá nové možnosti výzkumu v archeologii, paleoklimatologii a environmentální chemii.

Reference

1. Birkholz A. et al.: Org. Geochem. 60, 9 (2013).
2. Casanova E. et al.: Nature 580, 506 (2020).
3. Deviese T. et al.: Nat. Commun. 10, 1 (2019).
4. Eglinton T. I. et al.: Anal. Chem. 68, 904 (1996).
5. Hajdas I. et al.: Nat. Rev. Methods Primers 1, 62 (2021).
6. Kusch S. et al.: Org. Geochem. 157, 104259 (2021).
7. Rosenheim B. E. et al.: Geochem. Geophys. Geosyst. 9, Q04005 (2008).
8. Wacker L. et al.: Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 527, 29 (2022).
9. Smittenberg R. H. et al.: J. Chromatogr. A 978, 129 (2002).
10. Stott A. W. et al.: Anal. Chem. 75, 5037 (2003).