本文介绍了一套利用纸-树脂复合材料重建化石标本的技术。这些复合材料通过将档案级纸张与化石制备实验室中常用的热塑性树脂结合而成。所得的轻质复合材料在保持适用于放射学分析特性的同时，为标本提供了长期稳定性。
本文内容
摘要
摘要
古纸（Kozo woshi）是一种档案级纸张，常用于博物馆藏品的保护。这种纸张可与广泛使用的档案粘合剂结合，形成由天然纤维和热塑性树脂组成的轻质复合材料，可用于化石制备。与传统的石膏化合物、环氧树脂或金属支撑材料不同，纸-树脂复合材料易于逆转处理，且由符合档案标准的材料制成，因此符合现代文物保护标准。
我们提出一种新的“Mayborn方法”，这是一套用于修复化石标本的技术体系，同时保持其适用于放射成像研究的特性。该方法采用纸-树脂复合材料填充碎片间的空隙，加固接触点，并在标本内部安装丙烯酸支柱，从而形成内部结构支撑。使用此类复合材料处理后的标本能够承受多平面方向的调整，便于在X射线和计算机断层扫描分析中获得最佳成像效果。当标本达到足够的耐久性以承受操作时，可用聚乙烯泡沫和拉伸膜进行包装运输，且这些包装材料可在放射成像过程中保留在原位。
这些技术可贯穿化石保护的全过程，从野外应用到展前制备均可使用。这些复合材料足以支撑大型、重型标本，同时又能贴合小型、脆弱标本的轮廓。尤为重要的是，这些技术能够稳定“亚化石”材料，从而拓展对这些脆弱标本开展研究的机会。
引言
古生物学研究必须在研究人员的需求与标本的长期保护之间取得平衡1,2。在对脊椎动物化石进行展示或研究处理时，优先采用非破坏性方法，学界已投入大量努力开发比传统破坏性方法更温和的替代技术2,3,4。例如，高分辨率计算机断层扫描（CT）可与3D打印技术结合使用，通过提供传统翻模/铸造方法的替代方案，从而减少对标本的直接操作2,5,6。另一个例子是，基于同步辐射的显微断层成像技术可作为组织学取样的非破坏性替代方法2,5,6,7,8。此外，设备与技术的进步使得CT技术能够适用于越来越大的标本2,4,6,9。
新生代的地质年代较新的标本，尤其是第四纪的标本，通常未发生或仅发生轻微的矿化作用（“亚化石”）。因此，大型新生代化石在计算机断层扫描（CT）研究中可能被低估。尽管很难量化有多少标本因未被纳入分析而被排除（因为这类决策很少被报道），但可以通过调查专业学术会议的已发表会议论文集来评估被扫描标本类型中存在的偏差，这些论文集能够反映该领域当前研究工作的概况。
本文调查了202210、202311和202412年脊椎动物古生物学学会（SVP）年会会议摘要中展示的新CT数据的研究报告，并进行了统计。仅使用已有CT数据的研究未被纳入统计。当多个报告使用相同数据时，仅计入其中一项。若某项报告包含多个地质年代的数据，则按所扫描标本中最古老的地质年代进行归类。此分类方法并未导致任何新生代化石（非现代标本）被排除在最终统计之外。
在初步审阅2022年至2024年脊椎动物古生物学会（SVP）年会上展示的CT数据时，新生代分类群似乎得到了较好的代表（图1）。例如，在2024年，有29个报告聚焦于新生代分类群，而中生代分类群的相关报告为34个。在2023年，关于新生代分类群的报告数量超过了中生代分类群。然而，在所调查的每一年中，约有三分之一的新生代分类群CT数据来自现生标本。此外，前现代时期的新生代标本主要为小型脊椎动物、牙齿或特别坚固的骨骼，例如椎骨和远端指骨。在所调查的219个报告中，仅有三个涉及来自大型新生代化石的新CT数据：2022年展示的一件部分猛犸象牙、2024年展示的一件猛犸象肱骨（本研究中讨论）以及2024年展示的一件Uintatherium头骨（补充材料1）。大型且脆弱化石的数据匮乏表明，有必要解决对这类标本进行CT分析所面临的障碍。
图1：2024年、2023年和2022年脊椎动物古生物学学会年会的报告情况。 数据来源于摘要汇编，必要时联系作者以澄清信息。报告按所扫描标本中最古老的分类单元进行分类；采用此方法未剔除任何新生代化石（详见补充材料1）。请点击此处查看此图的放大版本。
对化石进行CT扫描的一个障碍是其耐久性：标本必须能够承受运输、操作和定位过程1,2,9。一些研究人员选择使用医用CT扫描仪，这类设备专为生成人体图像而设计。医用CT扫描仪可使研究人员将标本保持在水平位置，从而降低损坏风险3,4。然而，医用CT扫描仪无法容纳大于典型人体尺寸的标本。研究大型分类群（如鲸类13或长鼻目动物6）的研究人员报告称，由于医用CT扫描仪的尺寸限制，不得不排除某些标本，或仅能进行局部扫描。工业CT扫描仪能够容纳更大的标本，并且相比医用设备可提供更高分辨率的图像3,4。为此，大型标本通常被垂直放置在转台上，在扫描过程中围绕其最长轴旋转，而扫描仪器则保持静止9。鉴于这些条件，那些既过大无法放入医用CT扫描仪、又过于脆弱无法承受工业CT扫描仪中垂直放置方式的标本，可能无法参与断层扫描研究。
CT 扫描以及放射成像（X 射线成像）普遍面临的另一个障碍是必须避免使用高衰减材料。这些材料可能遮挡细节或产生伪影，而伪影是在分析过程中可能带来问题的失真现象。高密度材料（如骨骼和许多矿物质）会增加射束硬化伪影出现的可能性14。在大多数情况下，射束硬化会在物体边缘周围形成“晕环”，造成外缘密度高于内部的假象4,14。在更极端的情况下，射束伪影可能导致物体看起来比实际更小和/或更薄15。其他高衰减材料（如金属）可能产生条纹状或星爆状伪影，从而遮蔽细节2,3,4,9,16,17。
在扫描化石时，这些伪影均无法完全避免，因为化石骨骼特别致密，且可能已经矿化14。然而，若在化石制备过程中排除某些材料，则可防止产生额外的伪影。传统上，制备人员常使用木材、金属、石膏类化合物（如巴黎石膏、“水性腻子”等）和/或双组分环氧腻子等材料来加固脆弱的标本1,2,5,18,19。这些材料虽有助于标本的长期保存或展示，但可能产生上述伪影，从而限制放射成像等研究方法的应用。此外，尝试去除石膏类化合物或环氧腻子等填充材料可能会对标本造成不可逆的损伤20。目前提倡使用可逆的、符合归档级标准的材料进行化石制备1,18,21，这一趋势有望解决标本运输和成像过程中面临的诸多障碍。
楮纸是一种手工制作的日本纸张，常用于制作挂轴和推拉门等传统物品22,23,24。由于其强度高且柔韧性好，这种纸张在文物和自然历史标本的保护中具有重要用途23。热塑性树脂也广泛应用于文物保护工作中。例如，丙烯酸“玻璃”（聚甲基丙烯酸甲酯）被认为是一种惰性材料21。多种其他热塑性树脂（如B-72、B-76、B-98等）在化石制备实验室中也极为常见1,18,20,25,26。
将楮纸与热塑性树脂结合的实验已成功制备出可替代石膏化合物和环氧腻子用于标本固定的复合材料23,27,28,29。这种由天然纤维嵌入树脂基质中形成的复合材料可用于制作具有填充缝隙、背衬和表面覆盖功能的“绷带”。该复合材料还可与丙烯酸支撑结构结合，以替代传统的木质或金属加固材料。这些方法同时满足了长期文物保护和古生物学研究的需求：该技术具有可逆性，且所用材料重量轻、符合档案级保存标准23,27,28，并具有良好的透射性（不会干扰X射线或CT成像）30。
在以下实验方案中，黏合剂是指将热塑性树脂溶解于丙酮或乙醇中（通常按1:1比例）形成的高黏度溶液，用于将两个碎片“粘合”在一起。加固剂则是指热塑性树脂在丙酮或醇类中更稀释的溶液（1:4或1:5比例），用于处理样品以使其硬化或固化25,26。纸张按重量分级，单位为克每平方米（GSM）。完整的材料清单及供应商信息请见材料表。
方案
1. 内部敷料（基底）
注意：该方法可加强两个片段之间的接缝，而不会影响标本的外部外观（图2A）。
- 为应用选择最合适的楮纸。
注意：较厚的纸张（30–50 克/平方米）可为较大区域提供最强的支撑力。较薄的纸张（≤ 15 克/平方米）适用于空间狭小的区域。 - 准备所需工具：纸张、镊子、粘合剂、加固剂、丙酮以及选用的操作工具。准备的棉签和/或牙签数量应多于预计所需（参见材料表中的示例）。
- 确定所需绷带的尺寸：其长度应与两个碎片之间的接缝一致，宽度应为 0.5–2.0 厘米。
- 用手撕取所需尺寸的纸张，而非用刀剪裁。通过轻轻拉扯纤维使纸张边缘起毛。在继续操作前检查纸张是否合适。
- 在化石目标区域涂布一层粘合剂。
警告：含丙酮或乙醇的粘合剂具有可燃性；应远离火源。可能引起呼吸道刺激；请在通风良好的区域使用。也可能刺激眼睛和/或皮肤；避免接触，并使用个人防护装备。 - 将纸张贴附于粘合剂上。用力按压使其固定，并促使粘合剂渗入化石表面的纹理中。若空间过小无法使用手指，可用牙签、竹签或镊子等工具将纸张固定到位（图 2B）。
- 使用牙签、蘸有丙酮的棉签或蘸有丙酮的画笔，将纸张边缘周围的纤维压入化石的纹理中（图 2C）。
- 如有可能，用加固剂充分浸透纸张；通常每平方厘米滴加 1–2 滴即可。在移动标本或添加其他层之前，应让绷带完全干燥。
警告：含丙酮或乙醇的加固剂具有可燃性；应远离火源。可能引起呼吸道刺激；请在通风良好的区域使用。也可能刺激眼睛和/或皮肤；避免接触，并使用个人防护装备。
图 2：猛犸股骨内部绷带应用示范。（A）内部绷带在松质骨上放置位置的示意图。（B）使用镊子将厚构树皮纸放置于粘合剂线条上。（C）使用浸有丙酮的棉签将纸张纤维压平并嵌入松质骨中。请点击此处查看该图的放大版本。
2. 外部绷带（包扎）
注意：该方法可加固脆弱材料边缘开裂处的接缝并进行密封（图3A）。修复痕迹可能可见。
- 为应用选择最合适的楮纸。
注意：较厚的纸张（30–50 克/平方米）可为较大区域提供最强的支撑力。较薄的纸张（≤15 克/平方米）适用于空间狭小的区域。 - 准备所需工具：纸张、镊子、黏合剂、加固剂、丙酮以及选用的操作工具。准备的棉签和/或牙签数量应多于预计所需（参见材料表中的示例）。
- 确定所需绷带的尺寸：其长度应与两个碎片之间的接缝长度一致，宽度应为 0.25–1.0 厘米。
- 用手撕取所需尺寸的纸张，而非用剪刀裁剪。通过轻轻拉扯纤维使纸张边缘起毛。在继续操作前检查纸张是否贴合。
- 在化石目标区域均匀涂抹一层宽而薄的黏合剂。
- 使用镊子将纸张放置到位（图 3B）。
注意：纸张在涂抹后约有 1–2 分钟的操作时间。 - 使用牙签、蘸有丙酮的棉签或蘸有丙酮的画笔，轻轻将纸张压入标本的轮廓中，并抚平纸张边缘的纤维（图 3C）。若工具开始粘附材料，请将其搁置一旁，换用新的工具。
- 使用牙签侧面在气泡产生时将其推向绷带边缘，以消除气泡。
- 纸张就位后，用加固剂充分浸润纸张；通常每平方厘米滴加 1–2 滴即可。待其完全干燥后，方可移动标本。
图3：猛犸象椎骨外部绷带应用的演示。（A）皮质骨上外部绷带放置的示意图。（B）使用镊子将薄楮纸放置在粘合剂上。（C）使用木制牙签将纸张压入皮质骨的轮廓中。请点击此处查看此图的放大版本。
3. 膜片
注意：该方法适用于修复化石表面的小型裂纹和缝隙。建议将修补区域略微凹陷，而非使其与表面齐平，以便在后续制作的任何模具或铸件中能清晰识别出修补部位（图4A）。
- 准备工具：纸张、镊子、黏合剂、加固剂、丙酮及选用的工具。棉签和/或牙签的准备数量应多于预计所需（参见材料表中的示例）。
- 选择一种较厚的楮纸（30–50 克/平方米）用于此操作。将纸张撕成与缺口大致相同的形状，略大一些，而非用刀切割（图4B）。通过轻轻拉扯纤维使边缘起毛。在继续操作前检查纸张是否合适。
- 将黏合剂涂于标本缺口的内缘。
- 用镊子将纸张放置到位。
注意：纸张的操作时间约为1–2分钟。 - 使用镊子或牙签轻轻将纸张推入缺口，使纸张边缘粘附到黏合剂上（图4C）。用牙签、蘸有丙酮的棉签或蘸有丙酮的画笔将纤维向外抚平。若工具开始粘附材料，请将其搁置一旁，换用新的工具。
- 纸张就位后，用加固剂充分浸透纸张；通常每平方厘米滴加1至2滴即可。待其完全干燥后再移动标本。
- 复合材料干燥后，如需加强，可添加额外层。
图4：在猛犸象椎骨上展示补片应用。（A）补片置于外表面平面下方的示意图。（B）将楮纸补片与需要修复的区域进行比对以检查尺寸。（C）使用镊子将补片压入化石外表面以下，实现沉入式安装。请点击此处查看此图的放大版本。
4. 制作用于垫片和撑杆构建的工作台
- 选择一个所需尺寸的聚乙烯袋。
- 选择用于制作托盘的材料，例如木材、聚乙烯泡沫或瓦楞塑料。将材料裁剪至可放入聚乙烯袋的尺寸。
- 将托盘插入袋中并密封。将袋子的一侧拉紧，并用胶带固定在托盘底面，以形成一个紧绷的上表面（图5）。
图 5：典型的工作台。 (A) 装有牙签和棉签的广口瓶。(B) 高密度聚乙烯（HDPE）瓶装丙酮。(C) HDPE 瓶装粘合剂。(D) HDPE 瓶装加固剂。使用橡胶圈可增加开启瓶盖时的摩擦力。(E) 细头镊子。(F) 厚构树皮纸。(G) 装满沙子的帆布袋，用于固定样本位置。(H) 剪刀。(I) 由聚乙烯泡沫置于聚乙烯袋内构成的工作台。(J) 竹签。 请点击此处查看该图的放大版本。
5. 制作垫片
注意：垫片可预先制作，以便需要时随时使用（图6A）。应将其存放于刚性容器中，以保持其形状。
- 选择一种较厚的楮纸（30–50 克/平方米）用于此应用。将楮纸撕成 1 厘米 × 2 厘米的碎片，而非用刀切割。
- 准备工具：工作台、纸张、牙签、粘合剂、加固剂、丙酮（示例参见材料表）。有关制作工作台的说明，请参见步骤 4.1 至 4.3。
- 将一小片纸紧密地缠绕在一支新的、洁净的牙签上（图 6B）。将形成的管状物从牙签上滑下，并放置在工作台上。
- 用加固剂充分浸透纸管，每片垫片滴加 2 至 3 滴，并使其干燥。
图6：垫片的制作。（A）为后续使用制作好的垫片。（B）将较厚的楮纸缠绕在牙签上以形成垫片。请点击此处查看该图的放大版本。
6. 制作丙烯酸支柱
注意：丙烯酸支柱可提前制备，以便在需要时随时使用。
- 确定所需尺寸。
- 若提前制作通用型支柱，请制作多种宽度为1 cm、长度为3–5 cm的支柱。
- 若为特定标本制作支柱，请测量支柱将要放置空间的高度（详见步骤8.1中关于支柱放置的说明）。从该测量值中减去0.5 cm，以确定所需长度。选择1–2 cm的宽度，宽度应尽可能宽，但需便于安装到位。
- 将亚克力材料裁剪至所需尺寸（图7A）。若使用亚克力板材，应用锯子切割；若使用亚克力棒材，则先用金属锉刀划痕，再折断。
注意：亚克力在切割或断裂时会产生贝壳状断裂。请佩戴护目镜，并将锋利边缘打磨光滑，以防受伤。 - 准备工具：工作台、纸张、已裁剪好的亚克力材料、黏合剂、加固剂、丙酮（示例见材料表）。制作工作台的说明见步骤4.1至4.3。
- 将厚质楮纸（30–50 GSM）撕成矩形，而非用剪刀裁剪，使其大小足以包裹支柱，并在每端留出1–2 cm的余量（图7B）。
- 在纸张一侧均匀涂抹一层宽而薄的黏合剂，将其包裹在支柱上并用力压紧。确保纸张自身粘合牢固。
- 将支柱放置于工作台上，接缝朝下。用加固剂充分浸透纸张，每厘米线性长度滴加3至4滴，然后静置晾干。
- 使用剪刀将复合包裹材料的两端剪成“盒盖状翻边”（图7C）。
- 将翻边向外展开。在亚克力支柱暴露的端部以及复合翻边上均涂抹黏合剂。
- 在端部贴上薄型楮纸（≤ 15 GSM），覆盖暴露的亚克力部分，并固定翻边的形状。确保亚克力完全被复合材料包裹（图7D）。
图7：丙烯酸支柱的制作。（A）将丙烯酸板切割成若干段。（B）一段丙烯酸板及其所需包裹的厚楮纸用量。（C）支柱末端预留部分被切割成“盒状翻边”，然后向外展开。（D）用胶粘剂将薄楮纸粘贴在暴露的丙烯酸板及盒状翻边上。请点击此处查看该图的放大版本。
7. 安装垫片（间隙填充）
注意：该方法可填充化石内部/外部的较大缺损。建议将修复部分略微凹陷，而非使其与表面齐平，以便在未来的任何复制品中均能清晰辨识修复区域（图8A）。
- 准备工具：纸张、垫片、镊子、粘合剂、加固剂、丙酮以及选用的工具。准备的棉签和/或牙签数量应多于预计所需（参见材料表中的示例）。制作垫片的步骤详见5.1至5.4。
- 通过施加内层绷带（参见步骤1.1至1.8）或补片（参见步骤3.1至3.7）为填充材料创建基底（图8B）。待其干燥。
- 使用垫片构建“蜂窝状”结构。
- 将每片垫片裁剪至适合嵌入缺损处，但不得超出化石表面。
- 逐个放置垫片。在垫片一端涂抹粘合剂，并用镊子将其放置到位（图8C）。
- 向蜂窝结构中添加粘合剂，确保部分粘合剂渗入垫片的中空内部（图8D）。待粘合剂干燥。
- 用外部绷带“瓦片”覆盖蜂窝结构。
- 使用较短的绷带逐段覆盖，每条绷带之间留出间隙；下一层应错开排列（如同屋顶瓦片），以增强修复强度（图8E）。
- 待第一层绷带干燥后，用第二层绷带覆盖其间隙，边缘相互重叠（图8F）。
- 继续添加绷带层，直至填充区域不透光（图8G）。
图8：猛犸股骨缺损填充的演示。（A）缺损填充位置示意图。注意修复区域外表面采用交替错位方式粘贴绷带。（B）在缺损内部应用沉头补片。（C）将楔形垫片垂直于补片方向用黏合剂固定。（D）在垫片上涂抹黏合剂以填充空隙。（E）在垫片层上覆盖厚层楮树皮纸。交替铺设可增强结构强度。（F）厚层楮树皮纸覆盖下层的缺损区域。（G）干燥24小时后完成的缺损填充效果。请点击此处查看该图的高清版本。
8. 安装丙烯酸支柱
注意：首先确定是否需要助手。操作大型标本时可能需要两名或更多制备人员。
- 确定支撑杆的理想位置。选择一个承重位置，使支撑杆的每一端都能牢固地附着在标本上。
注意：某些标本可能需要多个支撑杆。 - 准备工具：纸张、支撑杆、镊子、粘合剂、加固剂、丙酮以及选用的操作工具。准备的棉签和/或牙签数量应多于预计所需（参见材料表中的示例）。制作支撑杆的步骤详见6.1至6.9。
- 在选定位置涂抹粘合剂。放置支撑杆，然后使用牙签、浸有丙酮的棉签或浸有丙酮的画笔，将支撑杆的扩边压入化石表面。若工具开始粘附材料，应将其搁置一旁，换用新的工具。在支撑杆基部追加粘合剂，并至少干燥数小时后再进行下一步操作（图9A）。
- 测试支撑杆，确保其已牢固就位。在支撑杆的自由端涂抹粘合剂。
- 将下一块化石碎片放置到位，必要时可与助手协作。根据需要添加沙袋或泡沫块以固定其位置（图9B）。
- 当支撑杆和新碎片稳定后，使用牙签、浸有丙酮的棉签或浸有丙酮的画笔，将支撑杆的扩边压入化石表面。若工具开始粘附材料，应将其搁置一旁，换用新的工具。
- 根据需要使用内部或外部绷带，确保支撑杆的每一端均与标本完全接触。根据需要使用内部或外部绷带以稳定新放置的碎片。在移除临时支撑物（图9C）或移动标本前，应让支撑杆和绷带至少干燥24小时。
图9：在猛犸肱骨中安装丙烯酸支柱的示范。（A）将支柱置于小梁骨缺失区域内部。粘合剂干燥24小时后，再进行下一步操作。（B）已将粘合剂涂于支柱上，并放置了一段新的骨骼。泡沫块用于支撑结构，直至粘合剂固化，同时在接缝处添加了外部绷带。（C）数天后移除了泡沫支撑物。请点击此处查看该图的放大版本。
9. 制作点画笔
注意：点彩刷是一种可选工具，一些制备人员在应用绷带时更倾向于使用。
- 选择一把带有柔软刷毛的窄头画笔。
- 摆放好所需工具：画笔、剪刀、美纹纸胶带（示例见材料表）。
- 将刷毛修剪至5-10 mm的长度（图10A）。
- 用美纹纸胶带覆盖任何金属边缘，以防止对样本造成意外损伤（图10B）。
- 在敷料过程中使用该刷子（参见步骤1.1–1.8和2.1–2.9）。将楮皮纸贴附于胶粘剂后，将刷毛浸入丙酮中，轻轻点压，使纸张贴合化石表面（图10C）。
图10：点刻笔刷的制作。（A）画笔刷毛和一把常见的办公剪刀。（B）美纹纸胶带覆盖住画笔的金属部分。（C）演示使用该刷子以轻拍动作将楮纸压入猛犸象骨盆上的黏合剂中。请点击此处查看该图的放大版本。
10. 临时固定带
注意：此方法用于制作临时绑带，可在制备、操作或运输过程中将两个样本固定在一起，或防止松散部件移动。
- 准备工具：纸张、工作台、黏合剂、加固剂、丙酮和选用的工具。准备的棉签和/或牙签数量应多于预计所需（参见材料表中的示例）。有关制作工作台的说明，请参见步骤4.1–4.3。
- 在标本上选择两个位置作为固定点，用于连接运输带。
- 测量两个固定点之间的距离，将该距离乘以2，以计算出所需带子的长度。
- 将厚朴纸（30–50 克/平方米）撕成所需长度（根据步骤10.3计算得出）和约1–2 cm宽的条状，避免使用剪切方式。通过轻轻拉扯纤维使边缘起毛。
- 将纸条中部扭成绳状结构，两端保留扁平的固定端（图11A）。将带子放置在工作台上，对扭结部分涂抹加固剂，每厘米线性长度滴加1–2滴。让带子自然干燥。
- 在一个固定端上涂抹黏合剂，将其压入一个固定点位置，并保持至少1分钟。让带子至少干燥1小时。
- 在自由端的固定端上涂抹黏合剂，拉紧带子，将固定端压入另一固定点，并保持至少1分钟。让带子至少干燥1小时（图11B）。
- 根据需要添加额外的带子，确保临时固定的部位稳固（图11C）。
图11：猛犸肱骨上运输带应用的演示。（A）将粗壮的构树皮纤维拧成运输带。（B）已安装到位的运输带。（C）较长的运输带可根据需要缠绕标本。 请点击此处查看此图的放大版本。
11. 标本包装以用于运输和CT扫描
- 确定能够容纳标本的最简单形状（图12A）。当压力分布不均时会发生断裂，因此应选择平面和顶点尽可能少的形状。如果标本将垂直放置，则应在标本的“底部”使用密度最高的泡沫，以减少成像过程中的移动。
- 准备工具：聚乙烯泡沫块和泡沫片、聚乙烯拉伸膜、低粘性纸胶带（“ painter's tape”）、木板（示例见材料表）。
- 使用高密度闭孔聚乙烯泡沫填充空腔、空隙和凹陷区域。将泡沫块裁剪至合适尺寸，然后用聚乙烯拉伸膜和/或 painter's tape 固定到位。根据需要逐层构建（图12B）。不要在“底部”放置多层松散泡沫；单层高密度泡沫即可减少成像时的移动。
- 当整体形状接近第11.1步所选形状时，用泡沫片对标本进行紧密包裹，注意避免在“底部”叠加多层。使用拉伸膜和/或胶带将每一层固定到位（图12C）。
- 在显眼位置的胶带上标注重要信息，例如“此端朝上”。最后用一层拉伸膜紧密包裹标本（图12D）。
- 将木板裁剪成合适尺寸，制作木质底座。将泡沫片粘贴在木板上。运输过程中用拉伸膜将标本固定在木板上（图12E）。
图12：以猛犸象肱骨为例展示运输包装方法。（A）减少标本的平面和顶点的示例。肢骨可简化为圆柱形，长鼻目下颌骨可简化为改良的金字塔形。（B）使用按尺寸切割的高密度泡沫块填充凹陷区域，并用拉伸膜绑扎固定。（C）用片状泡沫紧密包裹标本。（D）用三层拉伸膜固定包装。（E）将标本绑在木板上可保持其稳定，并便于搬运。请点击此处查看该图的放大版本。
12. 去除纸-树脂复合材料
- 准备工具：棉球、棉签、镊子和丙酮（示例参见材料表）。
- 将棉球浸入丙酮中，然后将其贴附在纸-树脂复合修复材料上，保持2–3分钟（图13A）。
注意：反复或长时间接触丙酮可能损伤皮肤。建议使用个人防护装备。 - 开始轻柔地以旋转方式移动棉球，促使丙酮渗入复合材料中。定期抬起棉球，检查复合材料是否已软化。
- 当复合材料软化后，从修复区域的边缘向中心方向擦拭棉球，直至复合材料开始翘起（图13B）。
- 当边缘开始翘起时，将棉签浸入丙酮，继续擦拭以将复合材料从化石上剥离。根据需要重新添加丙酮，以保持复合材料的软化状态（图13C）。
- 复合材料应能干净地与化石分离（图13D）。如果发现化石材料随复合材料一同被带起，请追加使用丙酮。
- 去除复合材料后，用新的棉签蘸取丙酮清除残留物。不要拔除残留的纤维，继续轻柔擦拭直至完全清除。
- 在移动标本或进行新的修复操作前，让该区域充分干燥。
图13：展示从猛犸象骨盆上去除纸-树脂复合材料的过程。（A）将浸有丙酮的棉球置于待去除的复合材料上。（B）擦拭复合材料边缘，检查其是否已松动。（C）使用浸有丙酮的棉签擦拭复合材料边缘，促使其剥离。（D）复合材料已从样本上完全去除。请点击此处查看该图的放大版本。
结果
上述方案使用WACO 1000样本，以1:4的B-72丙酮溶液作为加固剂，1:1的B-72丙酮溶液作为粘合剂26，9克/平方米的纸张作为“薄构纸”，41克/平方米的纸张作为“厚构纸”。接触点通过内部和外部绷带进行加固。皮质骨中的空隙用绷带和垫片组合填充，从而在碎片之间形成额外的接触点。
为了防止骨干塌陷，在骨腔中心安装了一根支撑杆。由于埋藏学过程导致骨骼发生扭曲，骨块在一处无法对齐；第二根支撑杆确保了 cortical 骨在所形成的间隙两侧保持原有位置。这些支撑杆是从建造博物馆展品后剩余的丙烯酸“玻璃”板上切割而成。用复合材料包裹支撑杆，既可使支撑杆在标本内部固定到位，又能保护标本免受丙烯酸切割后可能产生的锐利边缘的损伤。
重建完成后，该标本能够承受操作和垂直放置而不会受损（图14A）。为包装标本以便运输，博物馆工作人员根据标本运输距离以及放置标本所需的操作程度来选择包装材料。每次科研运输前后，工作人员均对标本进行检查，以监测其在运输过程中是否受到任何损伤。
标本在德克萨斯州韦科市卡梅伦公园动物园（CPZ）的兽医诊所使用便携式X射线发生器和直接数字放射成像系统进行成像。为准备短暂运输（3.7公里），标本先用聚乙烯袋包裹，再用聚乙烯拉伸膜固定在木板上。标本到达设施后，从木板上取下，取出袋子，并水平放置在无线数字放射成像探测器面板上。聚乙烯泡沫和低粘性纸胶带在成像过程中支撑标本的位置（图14B）。图像采集参数为75 kV和3.0 mA。在返程运输过程中，一小块碎片（< 1 cm2）从标本上脱落。该碎片在标本送回博物馆后被重新粘附，并用外部绷带加固。
随后，该标本被送往位于德克萨斯州奥斯汀的德克萨斯大学高分辨率X射线计算机断层扫描设施（UTCT实验室），使用配备平板探测器的扫描仪进行成像。为准备较长距离的运输（162.5公里），在标本需要额外支撑的部位加装了纸-树脂运输带。空腔和凹陷区域填充了按形状裁剪的聚乙烯泡沫块，并用聚乙烯拉伸膜固定。随后，标本被多层聚乙烯泡沫片包裹，并用拉伸膜和低粘性纸胶带固定。运输过程中，拉伸膜将标本牢固地绑在木板上。标本抵达设施后，从木板上取下。在保持包裹状态的情况下，将其垂直放置于一个丙烯酸圆筒内（图14C），并用酚醛树脂泡沫（“插花泡沫”）进行稳定。共进行了四次体积扫描（225 kV，0.31 mA，使用黄铜滤板），源-物体距离为611.27 mm，源-探测器距离为899.209 mm。体素大小为136.0 µm，共生成6025个切片。标本保持垂直状态近25小时，之后被恢复至水平位置。在此次运输和成像过程中，标本在运输、成像以及返回后拆包时均未受到任何损伤。
在CPZ的普通X光片中，大多数复合材料修复部位不可见。部分具有多层复合材料的区域可见轮廓。支柱的丙烯酸部分可见但呈半透明状，且未产生额外伪影（图14D）。在UTCT的计算机断层扫描图像中，复合材料呈现为微弱的阴影。支柱的丙烯酸部分为均匀的灰色，便于必要时进行数字分割（图14E）。
图14WACO 1000 样品制备与成像结果 (A) 重建后的标本。缺失部分以灰色标记。B) 位于卡梅伦公园动物园的WACO 1000正准备进行X光检查。C) WACO 1000 位于德克萨斯大学奥斯汀分校，准备进行 CT 扫描。D蓝色标示区域的X射线图像 图 14A. (E红色虚线标记区域的CT图像 图14A黄色箭头标记丙烯酸支柱，绿色箭头标记绷带，紫色箭头标记垫片，粉色箭头标记聚乙烯泡沫。该CT切片无箭头标注的版本可见于 图15. 请点击此处以查看此图的放大版本。
在标本密度较高的区域出现了一定程度的射束硬化现象，这与其他化石材料中的情况一致14。然而，在丙烯酸树脂中未出现射束硬化现象，且丙烯酸树脂或复合材料均未产生条纹或星状伪影（图15）。
图15：标本WACO 1000的横断面CT切片。 该图像的标注版本可参见图14。请点击此处查看该图的放大版本。
补充资料1：2022年至2024年脊椎动物古生物学学会年会报告详情。 报告包括展板报告和口头报告。信息来源于摘要，并在需要时联系作者以澄清细节。当一个报告包含来自多个地质时期的化石时，该报告按所扫描的最古老标本进行归类。当多个报告使用同一扫描数据时，数据集中仅纳入其中一个报告。采用这些方法未排除任何新生代化石。备注中包含联系作者所获信息和/或报告中涉及标本的详细信息。请点击此处下载该文件。
讨论
“梅伯恩法”是一套利用纸-树脂复合材料来重建和支撑化石标本的技术体系。该方法由位于德克萨斯州韦科市的梅伯恩博物馆园区（Waco Mammoth National Monument）的研究人员开发，其技术基础源自另外两个第四纪研究机构所采用的方法：加利福尼亚州洛杉矶的拉布雷亚沥青坑与博物馆28,29，以及南达科他州霍特普林斯的猛犸遗址（The Mammoth Site）27。尽管这些技术最初是为应对第四纪化石处理中的独特挑战而发展起来的，但它们也适用于大多数脊椎动物化石材料。
这些方法在位于美国德克萨斯州韦科市的韦科猛犸国家纪念地（WMNM）出土的哥伦比亚猛犸（Mammuthus columbi）标本上进行了测试，标本保存于贝勒大学梅伯恩博物馆综合楼（MMC），两地均位于美国德克萨斯州韦科市。WMNM的化石沉积于距今至少5万年前31，且材料的石化程度极低。标本碎片在操作时常发生断裂和/或碎裂，移动已拼接复原的标本可能导致整体坍塌或进一步破碎。从2016年至2021年，当仅使用B-72无法提供足够稳定性时，标本修复人员会采用石膏类化合物（“水性腻子”）来加固标本。
国家公园管理局建议使用不会释放导致材料劣化的气体或液体的物质21。为了更好地符合这些推荐要求，西部国家纪念博物馆（WMNM）于2021年更新了标准操作程序，强制要求使用可逆的方法和档案级材料。该规定淘汰了石膏类化合物的使用，同时也排除了环氧腻子和氰基丙烯酸盐等其他替代材料。WMNM标本的保护工作需要在解决稳定性问题的同时遵守机构指南，因此WMNM研究人员开始寻找一种易于逆转的石膏化合物替代方案。
选择了一件猛犸象的右肱骨（WACO 1000）进行X射线和CT成像，以记录其骨干中大量松质骨缺失的病理情况。由于该病理状况，远端骨骺明显重于中空的骨干，且两部分之间仅有少数接触点。此前两次修复仅使用丙酮中的B-72作为加固剂和粘合剂，在标本移动过程中均告失败。每次失败时，粘合剂均从两部分的接触点处脱离，导致远端骨骺与骨干分离，并进一步造成皮质骨的磨损。鉴于计划对该标本进行的分析，寻找替代稳定材料的标准中新增了一项要求：新材料不得干扰放射成像。最终，研究人员选择了纸-树脂复合材料和丙烯酸支撑结构对该标本进行重建。
使用这些复合材料进行修复相比其他传统方法具有多项优势。其中一个显著优点是，这些复合材料已被证明易于去除，而不像石膏类化合物和环氧腻子等填充材料。研究人员已在西部山地国家博物馆（WMNM）馆藏的多个复杂情况下成功应用了这些复合材料。该复合材料的强度足以支撑一块碎片严重磨损的石化猛犸股骨（图2）。在9 GSM条件下，楮皮纸绷带足够精细，可贴合小型偶蹄类动物椎骨以及一块来自WMNM的4.1 cm鸟类龙骨突（“龙骨”）的轮廓。复合材料的另一项优势是其不会显著增加标本重量，从而提高了标本的稳定性，便于运输，并减少了对储存柜的长期磨损。
添加内部丙烯酸支撑物是一种新颖的技术，我们发现该技术相较于传统的金属结构和/或高密度材料具有显著优势。这类支撑结构通常用于保持大型亚化石标本的完整性1,19。尽管此类保存方式在相对较年轻的化石中较为常见，例如第四纪标本1,3,6，但也已在其他背景下被观察到，例如蒙古发现的保存极为完好的白垩纪化石25,32。由于这些标本在移动过程中容易受损，因此可能被认为过于脆弱，无法进行除短暂操作外的任何研究1,2,32。通过在稳定脆弱标本的同时避免使用高密度材料，该方法拓展了此前被认为难以进行放射学分析的标本的研究可能性。
纸-树脂复合材料可贯穿化石保护的全过程，从野外应用到展前制备均可使用。在野外可使用绷带固定松散的碎片，防止坍塌，或在标本与其石膏夹层之间提供屏障27。绷带还可用于在实施其他处理时固定碎片位置28。西部博物馆与自然历史研究所（WMNM）工作人员成功使用稳定带将猛犸肱骨、桡骨和尺骨拼接至生活状态下的解剖位置以供展示。技术人员学习这些新技术所需的时间和精力较少，经过练习后，一些人甚至能够制作出几乎不可见的绷带（图3C，图10C）。
希望使用这些技术的标本制备人员应注意一些局限性。丙酮和各种醇类等溶剂可能对标本中的生物分子造成损伤27,33,34。可能用于分子研究（古DNA、蛋白质、脂质等）的标本不应接触有机溶剂。此外，加固剂和粘合剂会改变标本的化学组成，从而影响后续的同位素分析33,34。使用粘合剂、填充物和包扎材料会改变标本表面，可能掩盖形态学、遗迹学和/或埋藏学细节18,33。对标本所采用的所有方法进行详尽记录，是支持未来古生物学研究的最佳实践18,35。制备人员可考虑注明复合材料的应用位置，以便在取样进行任何分析时避开这些区域。这些方法不应应用于可能用于化学分析、年代测定或表面磨损分析的标本。
预测研究需求是化石制备人员的一项重要技能35，但不可能预见所有可能的研究情形。最不具侵入性的方法是保持标本最关键特征不变的方法。列出所有可能的化石制备情形并不现实，但回顾常见情形则具有指导意义。WMNM化石制备实验室中常用工作流程的汇总见图16。
图16：Mayborn方法在三种常见化石制备情景中的逐步应用。 每种情景均按侵入性由低到高的顺序列出处理方式。每次处理后，制备人员应检查标本的稳定性。若标本仍不稳定，则应继续进行下一项处理。请点击此处查看该图的放大版本。
我们在使用这些新方案时遇到的最常见问题是复合材料难以贴合样本的轮廓。我们发现，当样本表面较为复杂时，采用多层薄构树皮纸的效果优于单层厚构树皮纸。与此相关的是，有时在应用过程中纸纤维无法平整贴附，随着复合材料开始干燥，试图移动纤维会导致材料粘附在工具上并从样本上脱落。在这种情况下，我们发现最佳做法是让复合材料完全干燥，然后通过在该区域滴加1至2滴加固剂，并用浸有丙酮的棉签将纤维压平，以修补修复部位。
研究人员继续尝试不同的材料，以最佳方式稳定大型标本。上述方案已成功应用于标本 WACO 1000，使用乙酸乙酯中的 B-72 作为加固剂和粘合剂，9 克/平方米纸张作为“薄型楮纸”，41 克/平方米纸张作为“厚型楮纸”。在完成 WACO 1000 的修复后，由于供应链问题导致 B-72 供应受限，WMNM 标本制备人员转而使用 B-76。制备人员未观察到使用 B-76 与 B-72 所制复合材料在质量上有明显差异（参见材料表）。在其他实验室环境中，不同树脂和/或纸张的其他组合可能会进一步改善效果。操作时间会因温度、湿度、通风条件及所用材料等因素而有所变化。制备人员应尝试不同黏度的加固剂和粘合剂，以评估在各自实验室条件下哪种效果最佳。
披露
作者声明无利益冲突。
致谢
我们感谢Stephany Potze（La Brea沥青坑与博物馆）在开发这些技术早期版本过程中提供的指导，感谢Jeff Huckeby和Jim Fau（Mayborn博物馆中心）在工具和材料方面提供的帮助，感谢G. Brian Henley和James Kusmierczyk（Cameron公园动物园）的专业支持，感谢Jessica Maisano和Dave Edey（德克萨斯大学高分辨率X射线计算机断层扫描设施）在建议和问题解决方面的协助，感谢Kris Juntunen（Tarleton州立大学）在运输和协助方面的工作，以及Evan Cerna和Molly Gielas（贝勒大学地球科学系）在标本处理方面的协助。我们感谢编辑团队和审稿人，他们的建议改进了本手稿。本研究得到了国家公园系统合作研究与培训项目资助（项目编号：P21AC10517 和 P22AC01166）、Mayborn博物馆Bryce C. Brown研究奖学金、贝勒大学地球科学系以及达拉斯古生物学学会Frank Crane纪念奖学金的资助。计算机断层扫描技术的实现得益于美国国家科学基金会地球科学部仪器与设施项目（NSF EAR-1762458）和美国国家航空航天局（80NSSC23K0199）的支持。
材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 丙酮 | Uline | S-25036 | |
| 亚克力棒 | Blick | 56929-5114 | 可切割至所需长度的预制亚克力材料。 |
| 亚克力板 | Uline | S-22486 | 最具成本效益的选择，但需切割至所需尺寸。 |
| 竹签 | Lowes | 5506242 | 木签也可接受。 |
| 木板 | Lowes | 1368 | |
| Butvar B-76 热塑性树脂 | TALAS | TCD001005 | 用作加固剂和/或粘合剂。安全数据表：https://www.talasonline.com/images/PDF/MSDS/butvar_b76.pdf?srsltid=AfmBOoqmrD4d3F1OW _W3MovVlSk-xk_EHQrQd 5ZTn6GmZFgS1jDXBgKu |
| 棉球 | Uline | S-16227 | |
| 棉签 | Uline | S-18985 | |
| 眼部防护装备 | Uline | S-7023 | |
| HDPE 瓶 | Paleobond | 未提供 | 在 https://paleobond.com/product/2-oz-empty-bottle-with-pinhead-nozzle-and-overcap/ 上列为 "带针头喷嘴和盖帽的 2 盎司空瓶" |
| 低粘性纸胶带/油漆工胶带 | Uline | S-23242 | |
| 金属锉刀 | Blick | 84218-1001 | |
| 画笔 | Blick | 06000-0409 | |
| 纸胶带/遮蔽胶带 | Uline | S-11736 | |
| Paraloid B-72 热塑性树脂 | TALAS | TFK028003 | 用作加固剂和/或粘合剂。安全数据表：https://www.talasonline.com/images/PDF/MSDS/B-72MSDS.pdf?srsltid=AfmBOor_ssJ1FJBcg rftOZ2zRhMocJDlIRLPqjS WSbkKI51tmpIiCdWQ |
| 聚乙烯袋 | Uline | S-1713 | |
| 聚乙烯泡沫块 | Uline | S-15690 | |
| 聚乙烯泡沫板 | Uline | S-2963 | |
| 聚乙烯拉伸膜 | Uline | S-741 | |
| 橡胶圈 | Uline | S-17254 | |
| 沙子 | Lowes | 10392 | |
| 沙袋（空） | Uline | S-14843 | 用沙子填充至一半到三分之二满，然后缝合封口。 |
| 锯子 | Lowes | 1097900 | 任何复合锯或台锯均可满足要求。 |
| 剪刀 | Uline | H-6415 | |
| 缝纫工具包 | Blick | 73502-1019 | |
| 拉伸膜 | Uline | S-741 | |
| 厚型楮纸（Kozo Washi） | TALAS | TPB073404 | Yukyu-Shi 41 克/平方米 |
| 薄型楮纸（Kozo Washi） | TALAS | TPB094001 | Tengujo 9 克/平方米 |
| 牙签 | Blick | 85915-1025 | |
| 镊子 | Uline | S-25214 |
参考文献
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重印与许可
