Name: Probenahme und Vorbehandlung des Zahnschmelzes Carbonat für stabile Kohlenstoff und Sauerstoff-Isotopen-Analyse (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-15T14:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 57 s
Description: Erfahren Sie die Probenahme und Vorbehandlung von Zahnschmelzcarbonat für stabile Kohlenstoff- und Sauerstoffisotopenanalysen. Diese Methode ermöglicht die Rekonstruktion von Ernährung und Umwelt in Archäologie und Paläontologie.

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Wir möchten die Max-Planck-Gesellschaft für die Finanzierung dieser Forschung sowie die aktuelle Einstellung von einem stabilen Isotop Labor der Abteilung Archäologie, Max Planck Institut für die Wissenschaft der menschlichen Geschichte zu danken.

Das folgende Protokoll folgt den Richtlinien des Licht Isotop Mass Spectrometry Laboratory am Max Planck Institut für die Wissenschaft der menschlichen Geschichte. Entsprechenden Ethik Berechtigungen von nationalen und internationalen Gremien sollte für Analysen mit vom Aussterben bedrohten modernen oder historischen faunal Proben und für die Verwendung von archäologischen und faunal Material für zeitgenössische Beteiligten von Interesse angestrebt werden . In diesem Dokument wurden verwendeten Proben archäologische und fossile Exemplare. Keine lebenden Menschen wurden in dieser Studie verwendet und volle ethische, institutionellen und staatlichen Berechtigungen wurden für jede zerstörende Analyse gewonnen.
(1) Bulk Sampling
Hinweis: Für Mensch und Tier, die grundlegende Methode der Bulk Zahnschmelz Probenahme ist die Anwendung eines Bohrers auf den bukkalen Rand des Zahnes.
<ol><li>Reinigen Sie die Außenseite des Zahnes (~0.1 mm) mit einem Aluminium Blaster erschossen oder durch sanften Abrieb mit Bohrer-Set-up. Verwenden Sie einen handgeführten Bohrer mit einem sauber diamantbestückte Bohrer (siehe unten), der gleichmäßige Form, über ein Spannfutter, Bohrer-Set-up angeschlossen. Sicherzustellen, dass sanfte und sogar Abrieb als eine Nut parallel zur gesamten Wachstum Achse ausgeführt wird (Abbildung 1 und Abbildung 2).</li>
	<li>Versuchen Sie, soweit möglich, die Methode, die gleichen Zahn Teil für jeden Menschen oder das Tier abgetastet. Hinweis: In der menschlichen Paleodietary Forschung, werden Dritte Molaren in der Regel als Vertreterin des späten Jugendlichen/Erwachsenen Ernährung begünstigt während erste molaren durch Entwöhnung Effekte23vermieden werden. Die bevorzugte Zahn für jedes Taxon und die Periode des Lebens vertreten, variiert mit der verfügbaren Beispiele und Frage untersucht.</li>
	<li>Bohren Sie in einem gut belüfteten Raum beim Tragen einer Maske um die Inhalation von Emaille Zahnpulver zu vermeiden. Tragen Sie eine Schutzbrille zum Schutz der Augen. Beachten Sie, dass die Menge der Probe Pulver gebohrt abhängig von der Ausrüstung für Analyse, Vorbehandlung Protokoll und Größe des Zahnes variiert. Bohren Sie bei niedriger Geschwindigkeit zur Vermeidung von Erwärmung der Probenmaterials. Hinweis: Ca. 4-8 mg Probe Pulver ist ein angemessenes Ziel für mehrere Analysen mittels einer Online-Gasanlage Vorbereitung und Einführung für das Isotop Verhältnis Massenspektrometrie und diagenetischen testen. Beachten Sie, dass die gewählte Drehzahl von der Zerbrechlichkeit der Probe hängt und gewisse von Versuch und Irrtum erfordert. In der Regel auf eine handgeführte Bohrer sind zwei von fünf Balken der Stärke ausreichend. Bohren Sie das Zahnpulver auf ein Stück Aluminiumfolie sauber oder mit einem Gewicht von Papier.</li>
	<li>Emaille Pulver zu sammeln und auf eine entsprechend genaue Balance vor dem Bohren in eine 1,5 mL Mikro-Zentrifugenröhrchen, die tariert worden zu übertragen. Beschriften Sie jedes Rohr mit der Probe-Bezeichnung (Abbildung 3). Das Probengewicht-Nummern und Email in einem Labor Notebook sowie eine elektronische Datenbank aufnehmen.</li>
	<li>Reinigen Sie vor jedem neuen Zahn Bohren die verwendeten Bohrer zuerst mit 0,5 M HCl auf eine robuste Gewebe. Dann waschen Sie den Bohrer mit einem organischen Lösungsmittel (wie Aceton, Methanol oder Ethanol) mit einem robusten Gewebe.</li>
	<li>Nach einer Bohrung sitzt, reinigen Sie den Arbeitsbereich gründlich mit einer speziellen Staubsauger, oder eine Schaufel und Pinsel. Wischen Sie den Sampling-Raum mit Methanol. Vakuum oder leicht spray den Bohrer mit komprimierter Luft, Staub und Probe Pulver zwischen den Proben zu entfernen.</li>
</ol>(2) sequentielle Probenahme
Hinweis: Sequentielle Probenahme kann in einer Vielzahl von Formen angefahren werden und hängt das Taxon abgetastet wird, die Größe des Zahnes sowie die gewünschte zeitliche Auflösung.
<ol><li>Reinigen Sie die Oberfläche des Zahnes wird durch das Entfernen einer sehr dünnen abgetastet (~0.1 mm) Schicht des äußeren Zahnschmelzes.</li>
	<li>Bohren Sie die Proben entlang der bukkale Fläche senkrecht zur Achse des Zahnes, ausgeführt von der Emaille-Root-Junction an die Spitze der Krone Wachstum. Horizontale Streifen senkrecht zur Achse Wachstum mit jeder Probe, wodurch ein 1-2 mm Breite Nut über die schmelzschicht Bohren (Abbildung 1 und Abbildung 4). Achten Sie darauf, um zu vermeiden, Bohren durch den Zahnschmelz in das Dentin, wie es die Probe und das Messergebnis verunreinigen würde. Hinweis: Die Anzahl der entnommenen Proben wird die gewünschte Auflösung je aber c. 10 stellt ein angemessenes Ziel, saisonale Veränderungen in δ-13C und δ18O Werte für eine Hypsodont die Größe der domestizierten Tieren zu studieren.</li>
	<li>Wählen Sie die entsprechenden Bohrer für jede Probe, da die Breite der Probenahmeleitung durch den Durchmesser des Bohrers bestimmt wird.</li>
	<li>Verwenden Sie ein Rig-Setup für empfindliche Zähne erfordern eine größere Anzahl der Einzelproben (Abbildung 2) (zB., menschlichen Zähnen), als auch für stabilere bohren. Richten Sie die Rig-Haltung, die den Bohrer sicher, mit dem Bohrer nach unten hält. Hinweis: Während vier Proben aus einer ständigen menschlichen Molar mit einem handgeführten Ansatz24leicht erreicht werden können, verfeinerte Probenahme erfordert eine Rig oder CO2 Laser Ablation Ansatz, der nicht hier diskutiert14. Eine andere Möglichkeit ist eine halbautomatische Microsampling25verwenden.</li>
	<li>Halten Sie den Zahn oder an eine Klammer anbringen. Drücken Sie den Zahnschmelz gegen die Bohrkrone und Druck. Proben werden schrittweise entlang der bukkalen Oberfläche von der Spitze (okklusalen Oberfläche) auf der Basis der Krone an der Stelle der Emaille-Root-Junction (ERJ) gebohrt. Derselben Probe Bohren Strategie mehrmals Bohren jedes aufeinanderfolgenden Linie Parallel zum vorherigen Entnahmeleitung zu replizieren. Verwenden Sie einen kleinen zylindrischen Diamant-Bohrer für empfindliche Zähne, wie Schafe Backenzähne, mit einem Durchmesser von 1 mm (Abbildung 1).</li>
	<li>Messen Sie den Abstand von jeder Probenahmeleitung aus der ERJ mit Bremssätteln und zeichnen Sie diese Distanz zum Vergleich.</li>
	<li>Befolgen Sie Schritte 1,3-1,6 oben. Hinweis: Wenn kleine, empfindliche Zähne analysiert werden und Vorbehandlung und diagenetischen Check Methoden werden nicht angewendet, werden Proben so klein wie 1-4 mg zuverlässige Ergebnisse auf ein Online-Gas Vorbereitung und Einführung Setup für Karbonat Analyse produzieren. Modifizierte automatisiert peripheren Systeme ermöglichen den Einsatz von noch niedrigeren Einwaagen, sondern sind zwangsläufig begrenzt durch den Anteil an Carbonat in der untersuchten Schmelz (4 bis 5 Gew.-%)26,27. Forscher sollten mit dem Labor konsultieren wohin Proben gemessen werden, um festzustellen, die Menge der Probe erforderlich.</li>
</ol>(3) Fourier transformieren Infrarot-Spektrometrie/Attenuated Total Reflexion Methode
<ol><li>Schaffen Sie für die totale Reflexion gedämpft-Methode einen Probe Kammer Hintergrund, unter Vakuum oder in normalen atmosphärischen Bedingungen.</li>
	<li>Legen Sie ca. 1 mg des Zahnschmelzes über Diamond Kristall in die Probenkammer mit einem Spatel. Senken Sie und sichern Sie die Probe-Post zu, bis es eine feste Verbindung zwischen den Pfosten, der Probe und der Diamant-Platte ist. Schließen Sie die Probenkammer, mit oder ohne Vakuum aufgebaut, je nach Set-up oder Verfügbarkeit.</li>
	<li>Die FTIR-Spektren der Probe 64-mal für die Wellenzahl zwischen 400 und 4000 cm-1zu messen. Die gewünschte Anzahl von Wiederholungen variiert auf die Ziele der Studie, je obwohl die Analyse von drei Wiederholungen, idealerweise mit verschiedenen Aliquote gefasst und kehrte mit dem Microcentrifuge Schlauch Gehäuse der Probe, robuste Ergebnisse zu gewährleisten.</li>
	<li>Reinigen Sie den Spatel mit Methanol zwischen einzelnen aliquoten und jede Probe.</li>
	<li>Führen Sie eine Grundlinie Korrektur mit Hilfe der verfügbaren Software. Die Software zieht automatisch die Probe Kammer Hintergrund aus dem daraus resultierenden FTIR-Profil. Um bessere Reproduzierbarkeit zu gewährleisten, sollten nur Schmelz Spektren mit einer minimalen Absorption von 0,06 für die höchste Phosphat-Band bei ~1035 cm-1 berücksichtigt werden.</li>
	<li>Beobachten Sie das Vorhandensein von gemeinsamen sekundäre Verunreinigung Kalziumkarbonat Calcit in allen Proben, indem Sie suchen für einen Höhepunkt bei 711 cm-1.</li>
	<li>Nach der Analyse sorgfältig ihre Mikrozentrifugenröhrchen mit einem Spatel oder sog Gerät die Proben wieder und biegen Sie in die nächste Phase der Vorbehandlung oder Analyse.</li>
	<li>Wellenlänge und Intensität Rohdaten zu exportieren, als eine CSV-Datei (oder ähnlich) und die Indizes der Zinsen zu berechnen (häufig verwendete Indizes beinhalten eine Site Phosphat Index, B-siteindex Phosphat, Phosphat Kristallinität Index, Wasser-Amid auf Phosphat-Index, und CO3/PO4 index17,18,19) (Tabelle 1).</li>
	<li>Vergleichen Sie die FTIR ergibt sich aus der fossilen oder archäologischen Proben zum wächst Datasets von modernen faunal Zahnschmelz jetzt verfügbar in der Literatur19,20 , Art und Umfang der diagenetischen Veränderung zu bestimmen die Emaille abgetastet.</li>
</ol>4. einfache Essigsäure (0,1 M) Vorbehandlung
<ol><li>Wiegen Sie das Email-Pulver für jede Probe in einem Microcentrifuge Schlauch mit einer Waage entsprechend. Beschriften Sie das Rohr entsprechend. Emaille Pulver muss im gleichen Maße mit Partikeln von einer ähnlichen Größe geschliffen. Hinweis: Viele Forscher nutzen einem Oxidationsmittel wie verdünnten Bleichmittel (NaClO) oder 30 % Wasserstoffperoxid (H2O2) Organics entfernt eine Probe und dies sollte an dieser Stelle hinzugefügt werden. Nicht nur kann jedoch diese Reagenzien zu ändern, das stabile Kohlenstoff und Sauerstoff-Isotopen-Werte einer Probe, aber Spektren von Kollagen Knochenproben in einem Online-Gasanlage Vorbereitung und Einführung zeigen, dass die 100 % Phosphorsäure in Carbonat genutzt Messung reagiert nicht mit organischen Proben (Abbildung 5), was darauf hindeutet, dass dieser Schritt nicht notwendig ist.</li>
	<li>Jede Probe mit einer Pipette fügen Sie 0,1 mL 0,1 M Essigsäure (pro 1 mg des Zahnschmelzes hinzu). Berühren Sie die Proben mit der Pipette. Wenn die Probe und die Pipette in Kontakt kommen, verwenden Sie eine neue Pipette für das nächste Beispiel um Kreuzkontaminationen zu vermeiden.</li>
	<li>Agitieren, sei es durch Schütteln oder einem elektronischen Rührwerk (Abbildung 3) und verlassen Sie dann die Proben zu sitzen für 10 min. Emaille Pulver nicht in Essigsäure für längere Zeit belassen werden sollte (> 4 h).</li>
	<li>Legen Sie die Proben in einem Microcentrifuge für 2 min bei 13.700 x g. Hinweis: Eine kostengünstige Alternative ist die Verwendung einer Mini-Zentrifuge für 4 min bei 3.500 x g, die weniger Proben hält, aber ist weniger zeitaufwendig, beim Umgang mit großen Sample-Sets.</li>
	<li>Stoppt das Programm Microcentrifuge ersetzen Sie die Essigsäure mit 2 mL Reinstwasser mit einer sauberen Pipette, dann Microcentrifuge Proben für 2 min bei 13.700 x g.</li>
	<li>Ändern Sie der Reinstwasser zwei weitere Male, wie zuvor, und testen Sie für Neutralität. Entfernen Sie die restliche Flüssigkeit mit einer Pipette (ohne Überstand). Hinweis: Insgesamt drei Wäschen mit Reinstwasser ist das Standardverfahren zur Neutralität zu erhalten. Die Probe sollte gewaschen werden, bis Neutralität erreicht ist.</li>
	<li>Schneiden Sie Blätter der Parafilm (1 cm × 1 cm) und legen Sie über jeder Microcentrifuge Schlauch. Machen Sie ein kleines Loch in der Mitte mit einem spitzen Gegenstand, so dass die Probe entsprechend trocknet.</li>
	<li>Legen Sie die Rohre in ein Einfrieren trockener, restliche Flüssigkeit zu entfernen. Hinweis: Wenn ein trockener Einfrieren nicht verfügbar, sanfte Backofen Trocknen (40 ° C) besteht auch die Möglichkeit und sollte nicht haben keine Auswirkungen auf die stabilen Kohlenstoff und Sauerstoff-Isotop Daten.</li>
	<li>Einmal trocken, entfernen Sie die Parafilm und Microcentrifuge Deckel schließen. Stellen Sie sicher, dass die Röhre Beschriftung korrekt ist und bei Bedarf neu zu schreiben. Hinweis: Dies ist die letzte Stufe vor der Lagerung zum Wiegen aus, die in Laboren mit begrenzten finanziellen Mitteln die letzte Stufe vor der Verteilung der Proben zur Analyse an anderer Stelle sein können.</li>
</ol>5. wiegen und Messen, Proben und Standards
<ol><li>Mit einem Spatel, wiegen Sie etwa 2 mg Emaille Pulver auf eine Zinn-Disc auf einem Gleichgewicht empfindlich auf 0,001 mg (Abbildung 6). Übertragen Sie dann sorgfältig die Probe in ein Phosphorsäure-resistente Borosilikat Glasfläschchen. Diese Email ist erforderlich, um zuverlässige Ergebnisse aufgrund des relativ geringen Anteils von Carbonat im Zahnschmelz.</li>
	<li>Reinigen Sie die Spachtel zwischen Proben unter Verwendung von Methanol und verwenden Sie eine frische, saubere Disc oder mit einem Gewicht von Schiff für jede Probe.</li>
	<li>0,2 mg eines internationalen Standards wie IAEA NBS18, IAEO 603, IAEO CO8 oder Merck CaCO3abwiegen. Ein Hausstandard, hergestellt aus der homogenisierten Schmelz ein großer Zahn kann als gut20verwendet werden. Für eine vollständige Folge 76 Proben und Standards, Einsatz 61 Proben und 15 Normen, die sollten gleichmäßig verteilt über den gesamten Lauf. Mehrere Studien haben berichtet, dass entsprechende Anzahl von Normen und Details in der archäologischen Forschung20,28. Hinweis: Die wiederholten Vorbehandlung und Analyse von einer Emaille im Haus-Standard, in einer Reihe von Auflagen von archäologischen Proben dürfte auch eine geeignete Maßnahme der Genauigkeit für die untersuchten Proben bieten20.</li>
	<li>Ziehen Sie die speziell Deckel, zugänglich für die Nadel bis das Septum eng aber nicht in der Flasche gesaugt wird. Über ziehen Sie nicht den Deckel wie der Druck auf das Septum zu stark erhalten und letztlich dazu, eine gebrochene Nadel während der Analyse führen kann. Legen Sie die Fläschchen in einer angegebenen Reihenfolge innerhalb einer Heizblock bei 70 ° C. Die Reihenfolge und die Gewichte der Proben müssen zuverlässig für den Einstieg in die Computer-Software aufgezeichnet werden.</li>
	<li>Die Proben zu messen, indem Sie die folgenden drei Schritte: (1) bündig die Proben mit reinem Helium füllen, 2) fügen Sie Phosphorsäure, (3) die Probe messen.<ol>
<li>Spülen Sie die Proben mit reinem Helium (Note 5,0) mit einem Strom von 100 mL/min für 5 min zu spülen Umgebungsluft.</li>
		<li>Geben Sie 4-5 Tropfen Phosphorsäure (99 %, Dichte 1,85 g/mL) der Karbonat-haltige Probe. Reaktion zwischen der Probe und H3PO4 beginnt. Während der Reaktion ist CO2 freigegeben, die den Isotopen Wert des Carbonat-ions CO32 - der Probe führt.</li>
		<li>Warten Sie 1 h pro Probe Gleichgewichtherstellung CO2 erreicht ist. Nach 1 h sollten die Proben gemessen werden, um zuverlässige Ergebnisse zu erhalten. Während der Übernahme, eine Mischung aus Messgas und He geht auf das Gerät. Eine Trocknungsphase entfernt Wasser aus der Probe-Gas-Gemisch.</li>
		<li>Beginnend mit drei Gipfeln der CO2 Referenzgas mit einem bekannten isotopische Zusammensetzung Messen Sie der Probe. Peak-Intensität sollte 4000 mV entsprechend die Intensität der Probe Gipfel (zwischen 4000 bis 8000 mV). Die drei Referenz-Gas-Gipfel sollte 20 s lang und 30 s auseinander. Folgen Sie bei der Definition des Messintervalls der Probe. Messen die Probe 10 Mal für 5 s und 55 s auseinander. Sicherstellen Sie, dass die Peakhöhe verringert sich im Laufe der Zeit Angabe sachgemäßen Transport der Probe/Helium-Mischung (Abbildung 5). Hinweis: Während der Messung berechnet die Software die isotopische Zusammensetzung der Probe durch den Vergleich der bekannten Isotopen Wert, die Peakhöhe, und der Gipfel der Referenzgas mit der Peakhöhe und Bereich der Gipfel der Proben. Die rohen 13C /12C und 18O /16O Zusammensetzung der Probe berechnet.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Normalisieren Sie die Proben nach der Messung. Hinweis: Dies ist wichtig, weil die Referenzgas nicht den gleichen chemischen und physikalischen Pfad wie die Gasprobe in das Massenspektrometer unterzogen. Daher ist es wichtig, dass die Proben zusätzlich nach internationalen Standards (Schritt 5.3) kalibriert sind, die die gleichen physikalischen und chemischen Behandlung innerhalb eines als die Probe selbst20unterzogen werden. Diese internationale Karbonat-Standards ermöglichen die Zweipunkt-Kalibrierung von Proben auf die internationalen Delta Messskala und die Beurteilung der Präzision und Wiederholgenauigkeit in einer bestimmten Auflage.</li>
</ol>

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</ol>

Die Autoren erklären keinen Interessenskonflikt.

Die Herausforderungen der erfolgreichen Probenahme (Bulk und inkrementelle) des Gebisses stützt sich auf den Zugang zu wissen bezüglich Bohrverfahren und Probenaufbereitung, neben der Ausrüstungsinvestitionen relativ preiswert. Diese Herausforderungen sind leicht überwindbar, wenn klare Anweisungen über sampling und Vorbehandlung Ansätze sind. In diesem Artikel wollen wir diese in eine klare und präzise Art und Weise für Forscher, die neu in diese Methoden verbreitet haben. Gelehrte, die Anwendung dieser Methoden zum ers...

Stabile Kohlenstoff und Sauerstoff-Isotop Analysen der Zahn Emaille Karbonat wurde verwendet, um vorbei an menschlichen Nahrungsaufnahme, Entwöhnung, und Mobilität sowie faunal Abhängigkeit von Vegetation, die Bewegung der Tiere und tierische foddering zu studieren. Diese Anwendungen wurden umfassend diskutiert und überprüft für eine Vielzahl von Umweltbedingungen zeigt die Auswirkungen der lokalen Trockenheit, Temperatur, Wasser-Quellen und Vegetation Kompositionen1,2, 3,4,5,6. Die Vielfalt der Anwendungsmöglichkeiten in der Archäologie und Paläontologie sowie die gute Erhaltung der Zahn Emaille Carbonat, hat es einen attraktiven Werkstoff für stabiles Isotop Arbeit3gemacht. Probenahmeverfahren, Vorbehandlung und Diagenese Screening werden kurz in einer Reihe von früheren Publikationen1,7beschrieben. Gründliche verbale und visuelle Vorführungen bleiben jedoch weitgehend nicht verfügbar, insbesondere für Menschen außerhalb der archäologischen Wissenschaft Labors und unter laborgruppen mit beschränkten Mitteln wo steigt das Interesse an der Verwendung dieser Technik 5.
Zahnschmelz ist hauptsächlich von Hydroxylapatit (Bioapatite) Kristallite8 größer als diejenigen in den Knochen, so dass es weniger anfällig für Post-Mortem-diagenetischen Ionischen Substitutionen und Kontamination3zusammengesetzt. Moderne Studien haben gezeigt, dass stabile Kohlenstoff-Isotop (δ-13C) Messungen des Berggebietes Zahn zuverlässig Rekord-tierische Ernährung und Verhalten9,10Schmelz. Der stabile Sauerstoff-Isotop (δ18O) Wert des Zahnschmelzes richtet sich nach der Sauerstoff-Isotopenzusammensetzung von angesaugte Wasser inklusive Wasser in pflanzlichen und tierischen Lebensmitteln, Trinkwasser, Atmung sowie verschiedene Auswirkungen auf die Umwelt auf dem Wasser zu weiteren isotopische Fraktionierung führen kann (zB., Trockenheit, Temperatur, Höhe, Niederschlagsmenge, continental-Standort)11. Dies machte es eine beliebte Methode für diätetische und ökologischen Umbau in der paläoökologischen archäologischen und paläontologischen Forschung.
Die Zeit der Zahnbildung Emaille ist relativ kurz (Jahre) und unterscheidet sich je nach den Zahn wird abgetastet. Für den Menschen ersten molaren Emaille mineralisieren zwischen Geburt und 3 Jahre alt, Prämolaren mineralisieren zwischen 1,5 und 7 Jahre alt, zweite molaren mineralisieren zwischen 2,5 und 8 Jahre alt und dritte molaren mineralisieren während der Adoleszenz, zwischen 7 und 16 Jahren12 . Angesichts dieser Zahnformen Emaille schrittweise über die Zeit seiner Entstehung, kann in loser Schüttung entlang der Achse des gesamten Wachstums abgetastet oder sequenziell abgetastet, um die Änderungen in der Ernährung und Umwelt zu untersuchen, die während der Formationsperiode13 aufgetreten sind . Chronologisch geordnet ernährungsumstellung innerhalb eines bestimmten Zahnes ist zu beobachten, für Menschen und andere Tiere1,14, Informationen über saisonale und diätetische Inter Jahresvariation.
Emaille ist in der Regel resistent gegen Diagenese, isotopische Änderungen infolge die Bestattung Umwelt sind möglich und eingehalten worden15,16, experimentelle Prüfungen und Vorbehandlung Entscheidungen nützlich zu machen. Es ist, zwar nicht die einzige verfügbare Methode entstanden Fourier Transform Infrarotspektroskopie (FTIR), insbesondere im Übertragungsmodus gedämpft, als eine schnelle, preiswerte, und relativ zugänglich Methode für die Bewertung der abgestorbene Veränderung im Zahnschmelz, vor allem im paläontologischen Zusammenhänge17,18,19,20. Detaillierte Protokolle und Aufnahme-Standards bleiben jedoch für viele Menschen außerhalb Geochemie oder Material Wissenschaft relativ unzugänglich.
Reaktionszeiten und die Chemikalien, die von Forschern in der Vorbehandlung des Zahnschmelzes beschäftigt unterscheiden sich auch deutlich in der Literatur oft mit begrenzten berücksichtigen, was diese Variabilität zu stabilen Kohlenstoff und Sauerstoff-Isotopen-Werte der Probe21 tun kann ,22. Hier berichten wir ein Konzept, dass Verwendungen Essigsäure (0,1 M) verdünnen für die Vorbehandlung von Pulverproben Schmelz. Angesichts der Tatsache, dass die Unterschiede in der isotopischen Messungen durch Vorbehandlung für Zahnschmelz relativ gering sind, ist es jedoch am besten für die Forscher, die Protokolle für Datasets zu folgen, mit denen sie ihre Daten mit11vergleichen wollen. Darüber hinaus wo kleine sequentielle Proben, besonders im Holozän Proben genommen werden ist keine Vorbehandlung (nach diagenetischen Pilotversuche) wählbar Probe Verschwendung zu vermeiden.
Obwohl die Methoden, die wir hier berichten keineswegs neu, nach unserer Kenntnis sind, ist dies das erste Mal, das eine gründliche schriftliche und visuelle Dokumentation von Masse und sequentielle Probenahme, Vorbehandlung Entscheidungen und diagenetischen Check Methoden (in Form von FTIR) für Zahn Schmelz weit verbreitet wurden an einer akademischen Publikum vorgenommen. Während wir hoffen, unsere Bemühungen machen diesen Ansatz für eine größere Zahl von Einzelpersonen und Labors leichter zugänglich, müssen Forscher, die anwenden möchten und veröffentlichen diese Technik mindestens Financial reporting Standards, diagenetischen Überlegungen bewusst sein und Präsentation-Anforderungen geht anderswo20sowie potenzielle interpretative Komplexität, die eindeutig sein, um ihre Studienregion Taxa analysiert, und Zeit Periode5.

<table><tbody><tr><td>Dremel Micro</td><td>Dremel</td><td></td><td>https://www.dremel.com/en_US/products/-/show-product/tools/8050-micro</td></tr><tr><td>Diamantbohrer</td><td>Dremel</td><td></td><td>https://www.dremel.com/en_US/products/-/show-product/accessories/7122-diamond-wheel-point</td></tr><tr><td>1,5 mL Mikrozentrifugenröhrchen</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td>https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/t2422?lang=de&region=DE&gclid=EAIaIQ obChMI7pHRpauW2QIV77ftCh1p1 wjhEAAYASAAEgKzkvD_BwE</td></tr><tr>Lineare Formel für<td>Methanol</td><td></td><td></td><td>:&nbsp; CH3OH</td></tr><tr>Lineare Formel für<td>Essigsäure</td><td></td><td></td><td>:&nbsp; CH3CO2H</td></tr><tr><td>Einrichtung des Dremel-Prüfstands (Arbeitsplatz)</td><td>Dremel</td><td></td><td></td></tr><tr><td>https://www.dremel.com/en_US/products/-/show-product/tools/220-01-workstation Mikrozentrifuge</td><td>Thermo Scientific</td><td></td><td>http://www.thermofisher.com/order/catalog/product/75002401</td></tr><tr><td>Mini-Zentrifuge</td><td>Sprout</td><td></td><td>http://www.heathrowscientific.com/sprout-mini-centrifuge-4</td></tr><tr><td>Gefriertrockner</td><td>Zirbus Technology</td><td></td><td>http://www.zirbus.com</td></tr></tbody></table>

probenahme und vorbehandlung des zahnschmelzes carbonat für stabile kohlenstoff und sauerstoff-isotopen-analyse

Sampling and Pretreatment of Tooth Enamel Carbonate for Stable Carbon and Oxygen Isotope Analysis

Stabile Kohlenstoff und Sauerstoff-Isotopen-Analyse von Mensch und Tier Zahn Emaille Karbonat wurde in Paleodietary, paläoökologischen, und Paleoenvironmental Forschung aus den vergangenen Epochen zurück auf über 10 Millionen Jahren angewendet. Bulk Ansätze bieten eine repräsentative Stichprobe für den Zeitraum der Emaille-Mineralisierung, während sequenzielle Proben innerhalb eines Zahnes diätetische und ökologische Veränderungen in diesem Zeitraum verfolgen können. Während diese Methoden häufig angewendet und in Archäologie, Ökologie und Paläontologie beschrieben wurden, gab es keine expliziten Leitlinien zur Unterstützung bei der Auswahl der erforderlichen Laborgeräte und detaillierte Labor Probenahme gründlich zu beschreiben und Protokolle. In diesem Artikel dokumentieren wir inhaltlich und visuell, den gesamten Prozess von der Probenahme durch Vorbehandlung und diagenetischen Screening die Methodik Forscher unter Berücksichtigung ihrer Anwendung in einer Vielzahl von Labor Einstellungen allgemein zur Verfügung stellen.

Verwenden die oben dargestellte Stichprobenverfahren, wurden inkrementelle Emaille Bioapatite Proben vorbereitet. Die Analyse der Bioapatite im Zahnschmelz hängt von der Genauigkeit der Probenahme, ob lose oder inkrementell. In diesem Fall haben wir die Ergebnisse der archäologischen Proben (zwei Schafe) aus verschiedenen Klimazonen zu präsentieren. Einzelproben wurden analysiert aus Schaf zweiten molaren und gekennzeichnet, beginnend bei der ERJ (Abbildung 4...

Stabile Kohlenstoff und Sauerstoff-Isotopen-Analyse von Mensch und Tier Zahn Emaille Carbonat hat stellvertretend für individuelle Ernährung und ökologischen Wiederaufbau verwendet. Hier bieten wir eine ausführliche Beschreibung und visuelle Dokumentation von Schüttgütern und sequentielle Zahn Emaille Probenahme sowie die Vorbehandlung der archäologischen und paläontologischen Proben.

Probenahme und Vorbehandlung des Zahnschmelzes Carbonat für stabile Kohlenstoff und Sauerstoff-Isotopen-Analyse

Stable carbon and oxygen isotope analysis of human and animal tooth enamel carbonate has been applied in paleodietary, paleoecological, and ...

Diese Methode kann Schlüsselfragen in der Archäologie, Paläontologie und Ökologie beantworten, wie z. B. die Ernährung von Haustieren, Tiermanagementstrategien und die Mobilität von Tieren. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie relativ zerstörungsfrei ist und dass sie sich auf ein Material konzentriert, das relativ widerstandsfähig gegen chemische Veränderungen in der Bestattungsumgebung ist. Personen, die mit dieser Methode noch nicht vertraut sind, werden Schwierigkeiten haben, da es keine visuellen Hilfsmittel für die Probenahme von paläontologischen und archäologischen Überresten von Menschen und Tieren gibt.Die visuelle Demonstration dieser Methode ist von entscheidender Bedeutung, da sie schwer zu erlernen ist und das Üben an archäologischen Materialien begrenzt ist. Um mit der Massenprobenahme zu beginnen, stellen Sie eine Handbohrmaschine auf, wie im Textprotokoll beschrieben, mit einem sauberen, diamantbestückten Bohrer von gleichmäßiger Form, der über ein Spannfutter an der Bohreinrichtung befestigt ist. Reinigen Sie mit dem Bohrer die äußere Oberfläche des Zahns durch sanften Abrieb.Tarieren Sie anschließend ein 1,5-Milliliter-Mikrozentrifugenröhrchen auf einer entsprechend genauen Waage. Legen Sie dann saubere Alufolie oder Wiegepapier unter den Bohrer, um das Emaillepulver aufzufangen. Verwenden Sie den Bohrer, um einen sanften und gleichmäßigen Abrieb zu erzielen, wodurch eine Nut parallel zur gesamten Wachstumsachse entsteht.Beachten Sie, dass die Menge des gebohrten Probenpulvers je nach der für die Analyse verwendeten Ausrüstung, dem Vorbehandlungsprotokoll und der Größe des Zahns variiert. Sammeln Sie das resultierende Schmelzpulver und geben Sie es in ein 1,5-Milliliter-Mikrozentrifugenröhrchen. Erfassen Sie sowohl die Probennummer als auch das Schmelzgewicht in einem Labornotizbuch sowie in einer elektronischen Datenbank.Reinigen Sie nach dem Bohren jedes Zahns alle gebrauchten Bohrer mit 0,5-moliger Salzsäure auf einem robusten Gewebe. Waschen Sie die Bohrer erneut mit einem organischen Lösungsmittel auf einem neuen, robusten Tuch. Reinigen Sie den Bohrer selbst entweder mit Vakuum oder Druckluft.Reinigen Sie den Arbeitsbereich nach Abschluss einer Bohrsitzung gründlich entweder mit einem speziellen Staubsauger oder einer Kehrschaufel und einer Bürste. Wischen Sie den Probenahmeraum mit Methanol ab. Reinigen Sie den Bohrer entweder mit Vakuum oder Druckluft.Reinigen Sie bei der sequentiellen Probenahme zunächst die Oberfläche des Zahns, indem Sie eine sehr dünne Schicht des äußeren Zahnschmelzes entfernen. Wählen Sie einen geeigneten Bohrer für die Probe, da die Breite der Probenahmeleitung durch den Durchmesser des Bohrers bestimmt wird. Um mit dem Bohren zu beginnen, drücken Sie den Zahnschmelz gegen den Bohrer und üben Sie Druck aus.Bohren Sie entlang der bukkalen Oberfläche senkrecht zur Wachstumsachse des Zahns, die vom Schmelz-Wurzel-Übergang bis zur Oberseite der Krone verläuft. Achten Sie darauf, dass Sie von der Spitze bis zur Basis der Krone an der Stelle der Schmelz-Wurzel-Verbindung bohren, was zu einer Rille über die Schmelzschicht führt. Nachdem die Bohrung abgeschlossen ist, wiegen Sie die Probe, um sicherzustellen, dass genügend Emaillepulver vorhanden ist, und notieren Sie das Gewicht.Wiederholen Sie den Bohrvorgang mehrmals pro Zahn, wobei jede aufeinanderfolgende Linie parallel zur vorherigen Probenlinie und im Abstand von etwa ein bis zwei Millimetern verläuft. Messen Sie danach mit Messschiebern den Abstand jeder Probenahmelinie von der Schmelz-Wurzel-Verbindung. Notieren Sie jede Distanz zum Vergleich.Zu Beginn fügen Sie mit einer Pipette 0,1 molare Essigsäure in einer Konzentration von 0,1 Millilitern pro Milligramm Zahnschmelz zu jeder Probe hinzu. Rühren Sie die Proben entweder durch Schütteln oder mit Hilfe eines Rührwerks. Lassen Sie die gerührten Proben 10 Minuten ruhen.Die Proben werden bei 13.700 g zwei Minuten lang zentrifugiert. Ersetzen Sie die Essigsäure mit einer sauberen Pipette durch einen Milliliter Reinstwasser und rühren Sie entweder durch Schütteln oder mit einem Rührwerk um. Erneut bei 13.700 g für zwei Minuten zentrifugieren.Wiederholen Sie den Vorgang, indem Sie das Reinstwasser austauschen und zwei weitere Male zentrifugieren. Testen Sie die Proben auf Neutralität. Wenn die Probe die Neutralität nicht erreicht hat, wiederholen Sie den Waschvorgang, bis dies der Fall ist.Verwenden Sie dann eine Pipette, um die restliche Flüssigkeit zu entfernen, ohne den Überstand zu stören. Legen Sie ein vorgeschnittenes, einen Zentimeter mal einen Zentimeter großes Stück Parafilm auf jedes Mikrozentrifugenröhrchen. Machen Sie mit einem scharfen Gegenstand ein kleines Loch in den Parafilm, um sicherzustellen, dass die Probe richtig trocknet, und stellen Sie die Röhrchen über Nacht in einen Gefrierschrank.Übertragen Sie die Proben am nächsten Tag in den Gefriertrockner, um die restliche Flüssigkeit zu entfernen. Sobald die Proben getrocknet sind, entfernen Sie den Parafilm und schließen Sie die Deckel der Mikrozentrifugen. Überprüfen Sie die Etikettierung der Röhrchen und beschriften Sie die Röhrchen gegebenenfalls.In dieser Studie werden inkrementelle Schmelz-Bioapatit-Proben hergestellt. Jede inkrementelle Probenstelle wird nummeriert, und der Abstand zwischen jeder Stelle und der Schmelz-Wurzel-Verbindung wird gemessen. Diverse Ergebnisse aus stabilen Kohlenstoff- und Sauerstoffisotopen von zwei repräsentativen Schafen bestätigen, dass diese Tiere in unterschiedlichen Umgebungen lebten.Schaf A stammt aus einem tropischen Grasland und zeigt einen inkrementellen Sauerstoffgehalt 18 in einem engen Bereich zwischen 3,3 und 5,1 pro Mil. Dies deutet darauf hin, dass Wasser aus Quellen mit ähnlichen Isotopenwerten aufgenommen wird und dass es keine starken saisonalen Verschiebungen im Niederschlag gibt. Im Gegensatz dazu hat Schaf B, das aus einem gemäßigten trockenen Steppengrasland stammt, Sauerstoff-18-Werte mit einer hohen Variationsamplitude, die von minus 5,2 bis minus 13,1 pro mil reicht.Dies deutet auf eine starke saisonale Variation der Niederschläge hin. Stabile Kohlenstoffisotopenwerte deuten darauf hin, dass die Nahrung von Schaf A hauptsächlich aus C4-Pflanzen besteht, während die Nahrung von Schaf B hauptsächlich aus C3-Vegetation besteht. Die inkrementellen Sauerstoff-18- und Kohlenstoff-13-Werte für einen menschlichen Zahn aus einer Regenwaldumgebung sind stark eingeschränkt.Diese Werte, die im Bereich von zwei Promille liegen, deuten darauf hin, dass es über den Zeitraum der Schmelzmineralisierung keine Variation in den Futtersuchstrategien gibt. Beim Versuch dieses Verfahrens ist es wichtig, daran zu denken, die sequentielle Probenahme an modernen Zähnen zu üben, bevor alte Proben gebohrt werden, die nicht austauschbar sind. Die sequentielle Probenahme kann mehrere Stunden Übung in Anspruch nehmen, bevor die Kompetenz erreicht ist.Bei alten Proben ist es wichtig, Zähne zu wählen, die dem Probenahmeprozess standhalten. Zähne, die schlecht erhalten sind oder bröckeln können, dürften sich für eine detaillierte sequentielle Probenahme als unbrauchbar erweisen. Im Anschluss an dieses Verfahren können andere Methoden wie die Strontium-Isotopenanalyse ausprobiert werden, um die Mobilität von Mensch und Tier zu verstehen.Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Weg für Forscher aus den Bereichen Archäologie und Paläontologie, um Tierhüte- und Migrationsstrategien über verschiedene Regionen und Zeiträume hinweg zu erforschen. Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit Bohrern und Essigsäure äußerst gefährlich sein kann und bei diesem Verfahren immer Vorsichtsmaßnahmen wie Brille, Handschuhe und Gesichtsmasken getroffen werden sollten.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Biochemistry

Biochemie

Es wird ein Protokoll beschrieben, in dem CO2 mineralisiert aus organischen Verunreinigungen (aus Erdölrohstoffen) biologischer Abbau eingefangen, quantifiziert und auf 14C analysiert wird. Es wird ein Modell entwickelt, um die räumliche Ausdehnung der CO2 -Abscheidungszone zu bestimmen. Räumliche und zeitliche Messungen ermöglichen die Integration von Schadstoffmineralisierungsraten zur Vorhersage des Ausmaßes und der Zeit der Sanierung.

Messen auf Kohlenstoffbasis Contaminant Mineralisation mit kombinierten CO<sub&gt; 2</sub&gt; Flux und Radiokarbon-Analysen

Wir präsentieren die Methode der Benzolpolycarbonsäure (BPCA) zur Bewertung von pyrogenem Kohlenstoff (PyC) in der Umwelt. Der verbindungsspezifische Ansatz liefert auf einzigartige Weise gleichzeitige Informationen über die Eigenschaften, die Menge und die Isotopenzusammensetzung (13C und 14C) von PyC.

Charakterisierung, Quantifizierung und substanzspezifische Isotopenanalyse von Pyrogene Kohle Benzolpolycarbonsäuren (BPCA)

Ein Protokoll für die parallele Herstellung von gefälltem Calciumcarbonat und zeolithischem Material aus Hochofenschlacke durch mineralische Karbonatisierung bzw. alkalische hydrothermale Umwandlung wird vorgestellt. Die Leistungsfähigkeit des zeolithischen Materials gegenüber der Nickeladsorption wird getestet.

Zwei-Wege-Valorisierung von Hochofenschlacke: Synthese von gefälltes Calciumcarbonat und Zeolithmaterialien Heavy Metal Adsorbent

Wir demonstrieren die Verwendung verschiedener Mikroskopiemethoden, die nützlich sind, um die Verkalkung eines Röhrenwurms, Hydroides elegans, zu beobachten sowie das erste verkalkte Material zu lokalisieren und zu charakterisieren. Lebendmikroskopie und Elektronenmikroskopie werden zusammen verwendet, um funktionelle und materielle Informationen zu liefern, die für die Untersuchung der Biomineralisation wichtig sind.

Charakterisierung von Verkalkungen Events Verwendung von Live-optische und Elektronenmikroskopie-Techniken in einem Marine-Tubeworm

Räumliche Muster von Erosion und Ablagerung Boden Höhenunterschiede abgebildet bei gegebener Zeit-Schritten entnehmen. Solche Änderungen in der Höhe beziehen sich auf Änderungen in oberflächennahen Böden Karbonate. Wiederholbare Methoden für Feld- und Laborversuche Messungen dieser Mengen und Daten-Analyse-Methoden werden hier beschrieben.

Messung und Mapping-Muster von Erosion und Ablagerung im Zusammenhang mit Boden-Karbonat-Konzentrationen unter Landbewirtschaftung

Wir beschreiben ein Protokoll zur Ausfällung und Charakterisierung von Calciumcarbonatkristallen, die sich in Gegenwart von Biopolymeren bilden.

Calciumcarbonatbildung in Gegenwart biopolymerer Additive

Die hier beschriebene Nachweismethode ist anpassbar für die Überwachung der pedogenen anorganischen Kohlenstoffbindung in verschiedenen landwirtschaftlichen Böden, die mit Erdalkalimetallsilikat-haltigen Gesteinen wie Wollastonit, Basalt und Olivin ergänzt werden. Diese Art der Validierung ist für Emissionsgutschriftenprogramme unerlässlich, von denen Landwirte profitieren können, die Kohlenstoff auf ihren Feldern binden.

Überwachung der anorganischen Kohlenstoffakkumulation pedogener Kohlenstoff aufgrund der Verwitterung von geänderten Silikatmineralien in landwirtschaftlichen Böden.

Dieses Protokoll dient der Isolierung von Quarzkörnern nach Größe für die Lumineszenzdatierung von Sedimenten. Beschrieben werden physikalische Reinigung und chemische Aufschlüsse durch nacheinander inH2O2, HCl, HF und HCl, um Quarzkörner zu isolieren. Die Quarzreinheit wird durch mikroskopische Bewertung, Raman-Spektroskopie und IR-Verarmungsverhältnis quantifiziert.

Isolierung von Quarzkörnern zur optisch stimulierten Lumineszenz (OSL) Datierung quartärer Sedimente für die Paläoumweltforschung

Das Protokoll präsentiert eine Reihe von Best-Practice-Protokollen für die Sammlung von Knochenpulver von acht empfohlenen anatomischen Probenahmestellen (spezifische Stellen an einem bestimmten Skelettelement) über fünf verschiedene Skelettelemente von mittelalterlichen Individuen (Radiokarbon datiert auf einen Zeitraum von ca. 1040-1400 CE, kalibrierter 2-Sigma-Bereich).

Optimierte Knochenprobenahmeprotokolle für die Gewinnung alter DNA aus archäologischen Überresten

Dieses Protokoll beschreibt eine einfach anzuwendende Methode zur Untersuchung der Substratoxidation durch Verfolgung der 14CO 2 -Produktion in vitro.

Beurteilung der Energiesubstratoxidation in vitro mit 14CO2 Trapping

Das vorgeschlagene Protokoll beinhaltet einen globalen Ansatz zur Bewertung der Knochenbildung im Rahmen der Knochenregeneration mit Hilfe multimodaler Analysen. Ziel ist es, qualitative und quantitative Informationen über die Knochenneubildung bereitzustellen und so die Strenge und Validität grundlegender und präklinischer Untersuchungen zu verbessern.

Umfassende Charakterisierung der Gewebemineralisierung in einem ex vivo Modell

Erfahren Sie die Probenahme und Vorbehandlung von Zahnschmelzcarbonat für stabile Kohlenstoff- und Sauerstoffisotopenanalysen. Diese Methode ermöglicht die Rekonstruktion von Ernährung und Umwelt in Archäologie und Paläontologie.

Probenahme und Vorbehandlung des Zahnschmelzes Carbonat für stabile Kohlenstoff und Sauerstoff-Isotopen-Analyse

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