この記事では、紙と樹脂の複合材料を使用して化石標本を再構築するための一連の技術を紹介します。これらの複合材料は、アーカイブグレードの紙と化石調製研究所で一般的に使用される熱可塑性樹脂を組み合わせて作られています。得られた軽量複合材料は、放射線分析への適合性を維持しながら、試料に長期的な安定性を追加します。
この記事では、紙と樹脂の複合材料を使用して化石標本を再構築するための一連の技術を紹介します。これらの複合材料は、アーカイブグレードの紙と化石調製研究所で一般的に使用される熱可塑性樹脂を組み合わせて作られています。得られた軽量複合材料は、放射線分析への適合性を維持しながら、試料に長期的な安定性を追加します。
幸蔵和紙は、博物館の品物の保存に一般的に使用されるアーカイブグレードの紙です。この紙は、広く使用されているアーカイブ用接着剤と組み合わせて、天然繊維と熱可塑性樹脂の軽量複合材料を形成し、化石の調製に使用できます。従来の石膏コンパウンド、エポキシ、金属支持体とは異なり、紙と樹脂の複合材は簡単に逆転でき、アーカイブ材料から作られているため、現代の保存基準に準拠しています。
私たちは、X線撮影研究への適合性を維持しながら化石標本を再構築するための一連の技術である新しい「メイボーン法」を紹介します。紙と樹脂の複合材料は、破片間の隙間を埋め、接触点を補強し、試験片内にアクリル支柱を取り付けて内部構造サポートを作成するために使用されます。これらの複合材料で調製された試料は、X 線およびコンピューター断層撮影分析中に最適なイメージングのために、複数の平面に沿った配向に耐えることができます。検体が取り扱いに耐えられるほど耐久性が整ったら、ポリエチレンフォームとストレッチラップで梱包して輸送することができ、X線撮影中もそのままにしておくことができます。
これらの技術は、現場での応用から展示の準備まで、化石保存プロセス全体に統合できます。これらの複合材料は、大きくて重い試験片を支えるのに十分な強度を持ちながら、小さくて繊細な試験片の輪郭に適合させることができます。重要なのは、これらの技術が「亜化石」物質を安定させ、これらの壊れやすい標本の研究の機会を広げることができることです。
古生物学的研究は、研究者のニーズと標本の長期保存のバランスをとる必要があります 1,2。展示や研究のために脊椎動物の化石を準備する場合、非破壊的な方法が好まれ、従来の破壊的な方法に代わる侵襲性の低い代替手段の開発にかなりの努力が払われてきました2,3,4。例えば、高解像度のコンピュータ断層撮影(CT)を3Dプリンティングと組み合わせることで、従来の成形/鋳造2,5,6に代わるものを提供することにより、試料の取り扱いを最小限に抑えることができる。別の例として、シンクロトロンベースのマイクロトモグラフィーは、組織学的サンプリング2,5,6,7,8に代わる非破壊的な代替手段である。さらに、機器と技術の進歩により、CTはますます大きくなる標本2,4,6,9の実行可能な選択肢になりました。
新生代の地質学的に若い標本、特に第四紀の標本は、多くの場合、非または最小限の過鉱化(「亜化石」)です。このため、大きな新生代の化石はCT研究で過小評価されている可能性があります。これらの決定が報告されることはめったにないため、標本が分析から除外される頻度を定量化することは困難ですが、分野の現在の研究のスナップショットとして機能する専門家会議の公開議事録を調査することで、スキャンされた標本の種類のバイアスを評価することは可能です。
2022年10月10日、2023年11月、2024年12 年の古脊椎動物学会(SVP)年次総会での発表要旨を調査し、新しいCTデータの発表を表にまとめた。既存のCTデータのみを使用したプレゼンテーションは含まれていませんでした。複数のプレゼンテーションで同じデータが使用されている場合、プレゼンテーションは 1 つだけ含まれていました。プレゼンテーションに複数の地質年代のデータが含まれている場合、スキャンされた最も古い標本によって分類されました。これにより、新生代の化石(前近代の標本)が最終集計から除外されることはありませんでした。
2022年から2024年までのSVP年次総会で発表されたCTデータを最初に確認したところ、新生代分類群はよく表されているようです(図1)。例えば、2024年には新生代分類群に焦点を当てた発表が29件あったのに対し、中生代分類群に焦点を当てた発表は34件となった。2023年には、新生代分類群の発表数が中生代分類群の発表数を上回った。しかし、調査された各年について、新生代分類群のCTデータの約3分の1は現代の標本です。さらに、前近代の新生代標本は、主に微小脊椎動物、歯、または椎骨や遠位指骨などの特に耐久性のある骨です。調査した219件の発表のうち、2022年に発表された部分的なマンモスの牙、2024年に発表されたマンモスの上腕骨(本研究で議論)、2024年に発表された Uintatherium 頭蓋骨(補足1)の3つだけでした。大きくて壊れやすい化石からのデータが不足していることは、これらの標本のCT分析の障害に対処する必要があることを示唆しています。

図1:脊椎動物古生物学会年次総会、2024年、2023年、2022年での発表。 情報は抄録からまとめられ、必要に応じて著者に連絡して説明を求めました。プレゼンテーションは、スキャンされた最も古い標本によって分類されました。この方法を使用して新生代の化石は除去されませんでした(詳細については、 補足1 を参照してください)。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
化石のCTスキャンの障害の1つは耐久性です。試験片は、輸送、取り扱い、および位置決めに耐える必要があります 1,2,9。一部の研究者は、人体の画像を生成するために構築された医療用 CT スキャナーを使用することを選択します。医療用CTスキャナーを使用すると、研究者は標本を水平位置に保つことができ、損傷の可能性が低くなります3,4。しかし、医療用CTスキャナーは、一般的な人間よりも大きな検体を収容することはできません。クジラ類13 やテング類6 などの大型分類群を研究する人は、医療用 CT スキャナーのサイズの制約により、標本を除外したり、画像を部分スキャンに限定したりしたと報告しています。産業用CTスキャナーは、より大きな標本に対応でき、医療グレードの同等品よりも高解像度の画像も生成できます3,4。これを行うために、通常、大きな試験片はターンテーブル上で垂直に向けられ、固定機器9によってスキャンされながら、試験片を最長軸で回転させる。これらのパラメータを考慮すると、医療用 CT スキャナーには大きすぎ、産業用 CT スキャナーの垂直方向に耐え難いには壊れやすい標本は、断層撮影研究から除外される可能性があります。
CTスキャン、および一般的なX線撮影(X線イメージング)に対するもう一つの障害は、減衰性の高い材料を避ける必要があることです。これらの材料は、細部の視界を妨げたり、解析中に問題となる可能性のある歪みであるアーティファクトを生成したりする可能性があります。骨や多くの鉱物などの高密度材料は、ビーム硬化アーティファクトの可能性を高めます14。ほとんどの場合、ビーム硬化は物体の周囲に沿って「ハロー」を作成し、外縁が内縁よりも密度が高いという誤った印象を与えます 4,14。より極端な例では、ビームアーティファクトは、オブジェクトを現実15よりも小さく、または薄く見せることができます。金属などの他の高度に減衰する材料は、細部2、3、4、9、16、17 を遮断する縞模様またはスターバーストのアーティファクトを生成する可能性があります。
化石の骨は特に密度が高く、過石灰化されている可能性があるため、化石をスキャンするときにこれらのアーティファクトを完全に回避することはできません14。ただし、化石調製プロセスから特定の材料を除外すると、追加のアーティファクトの作成を防ぐことができます。伝統的に、準備業者は、木材、金属、石膏コンパウンド(パリの石膏、「ウォーターパテ」など)、および/または2液性エポキシパテ1、2、5、18、19などの材料で壊れやすい試験片を強化してきました。これらの材料により、標本を長期間保管または展示することができますが、上記のアーティファクトを生成する可能性があり、X 線撮影研究方法を使用する能力が制限される可能性があります。さらに、石膏コンパウンドやエポキシパテなどのフィラーを除去しようとすると、試験片20に取り返しのつかない損傷を与える可能性があります。アーカイブグレードの可逆材料1,18,21で化石を調製する動きは、輸送とイメージングの両方に対する障害に対処する可能性があります。
幸蔵和紙は、掛け軸や引き戸などの伝統的なオブジェクトの建設に使用される職人技の和紙です22、23、24。この論文は、その強度と柔軟性により、遺物や自然史オブジェクトの保存に役立ちます23。熱可塑性樹脂は、保存作業にも広く使用されています。例えば、アクリル「ガラス」(ポリ[メタクリル酸メチル])は不活性材料と考えられる21。他のさまざまな熱可塑性樹脂(B-72、B-76、B-98など)は、化石調製実験室1,18,20,25,26に遍在しています。
コゾー紙と熱可塑性樹脂を組み合わせた実験により、標本の安定化における石膏コンパウンドとエポキシパテの使用に代わる複合材料が得られました23、27、28、29。樹脂マトリックス中の天然繊維のこの複合材料は、隙間充填、裏打ち、および表面処理用途を備えた「包帯」の作成に使用できます。この複合材は、アクリル製の支持体と組み合わせて、木材や金属製の補強材の代替品を作成することもできます。これらの方法は、長期保存と古生物学研究の両方における懸念に対処します:この方法は可逆的であり、材料は軽量で、アーカイブグレード23,27,28で、放射線透過性(X線またはCTイメージングに干渉しない)30です。
以下のプロトコルの目的のために、接着剤は、アセトンまたはエタノールに通常1:1の比率で溶解された熱可塑性樹脂であり、2つのフラグメントを「接着」するための高粘度溶液を作成します。圧密剤は、アセトンまたはアルコール(1:4または1:5の比率)中の熱可塑性樹脂のより希薄な溶液であり、試験片に塗布して硬化または固化させます25,26。紙は重量で等級付けされ、グラム/平方メートル (GSM) で表されます。サプライヤーの完全な材料リストについては、材料表を参照してください。
1.内部包帯(裏地)
注:この方法は、標本の外観に影響を与えることなく、2つのフラグメント間の継ぎ目を強化します(図2A)。

図2:マンモス大腿骨における内部包帯の適用のデモンストレーション。 (A) 小柱骨への内部包帯の配置の図。(B)ピンセットを使用して、接着剤のラインに厚いコゾ紙を置きます。(C) アセトンを染み込ませた綿棒を使用して、紙の繊維を小柱骨に滑らかにします。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
2.外部包帯(表面)
注:この方法は、壊れやすい材料の崩れかけたエッジの継ぎ目とシールを強化します(図3A)。修復が見える場合があります。

図3:マンモス脊椎への外部包帯の適用のデモンストレーション。 (A)皮質骨への外部包帯の配置の図。(B)ピンセットを使用して、接着剤のスポットに薄いコゾ紙を置きます。(C)木製のつまようじを使用して、紙を皮質骨の輪郭に押し込みます。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
3. パッチ
注:この方法は、化石の外側の小さな亀裂や隙間をカバーします。パッチを表面と同じ高さにするのではなく皿穴にすることを検討して、パッチされた領域が将来の金型/鋳造ではっきりと見えるようにします (図 4A)。

図4:マンモス脊椎へのパッチ適用のデモンストレーション。 (A)外面平面の下のパッチ配置の図。(B)補修箇所に対してコゾ紙パッチのサイズを確認する。(C)ピンセットを使用して、化石の外面の下にパッチを押し付けて皿穴を埋めます。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
4. シムとストラットの建設用のワークステーションを作る

図5:一般的なワークスペース。 (A)つまようじと綿棒の入った瓶。(B)アセトンの高密度ポリエチレン(HDPE)ボトル。(C)接着剤のHDPEボトル。(D)混集剤のHDPEボトル。輪ゴムはボトルを開けるときのグリップ力を向上させます。(E)細いピンセット。(F)厚手のコゾー紙。(G) 標本を位置決めするための砂で満たされたキャンバスバッグ。(H)はさみ。(I)ポリエチレンバッグ内のポリエチレンフォーム製のワークステーション。(J)竹串。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
5. シムを作る
注:シムは事前に作成して、必要なときにすぐに使用できるようにすることができます(図6A)。形状を保つために硬い容器に保管してください。

図 6: シムの作成。 (A) 将来の使用のために作られたシム。(B)厚手のこぞろ紙をつまようじに巻いてシムを作る。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
6. アクリル支柱を作る
注: アクリル製の支柱は事前に作成できるため、必要なときにすぐに使用できます。

図7:アクリルストラットの作成。 (A)アクリルシートをセクションにカットします。(B)アクリルのセクションに、それを包むのに必要な量の厚いコゾウ。(C)ストラットの端の代は「ボックスフラップ」にカットされ、フレアアウトしました。(D)露出したアクリルとボックスフラップに接着剤で貼り付けられた薄いコゾ紙。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
7. シムの取り付け(隙間埋め)
注:この方法は、化石の内部/外部の大きな隙間を埋めます。修復を表面と同じ高さにするのではなく、皿穴で修理することを検討して、将来のレプリカで修復がはっきりと見えるようにします(図8A)。

図8:マンモス大腿骨のギャップを埋めるデモンストレーション。 (A)ギャップ充填配置の図。修復の外面に交互にオフセットされた包帯の配置に注意してください。(B) 隙間内に塗布された皿穴パッチ。(C) 接着剤でパッチに垂直に配置されたシム。(D)空隙を埋めるためにシムに接着剤を塗布します。(E)シム層の上に厚いkozoを塗布します。交互に配置すると強度が増します。(F)下層の隙間を覆う厚いコゾ。(G)24時間乾燥後に完成したギャップフィル。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
8. アクリル支柱の取り付け
メモ: まず、アシスタントが必要かどうかを判断します。大きな試験片を操作するには、2つ以上の準備器が必要になる場合があります。

図9:マンモス上腕骨にアクリル製支柱を取り付けるデモンストレーション。 (A)欠損した小柱骨の領域内に配置された支柱。接着剤は次のステップに進む前に24時間以上乾燥させました。(B) ストラットに接着剤が塗布され、骨の新しい部分が所定の位置に配置されました。接着剤が固まっている間、フォームブロックが構造を支え、縫い目に沿って外部包帯が追加されています。(C) フォームサポートは数日後に取り外されました。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
9.点描ブラシを作る
注: 点描ブラシはオプションのツールで、包帯を巻くときに使用する準備者もいます。

図10:点描ブラシの作成。 (A)絵筆の毛と典型的なオフィスはさみ。(B)マスキングテープは絵筆の金属部分を覆います。(C) ブラシを軽くたたく動作で使用して、マンモスの骨盤の接着剤にコゾ紙を押し込むデモンストレーション。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
10.一時的な安定化ストラップ
注: この方法は、2 つの試験片を一緒に保持したり、準備、取り扱い、または輸送中に緩んだ部分の移動を防止したりできる一時的なストラップを作成するためのものです。

図11:マンモス上腕骨への輸送ストラップの適用のデモンストレーション。 (A)太いコゾをツイストストラップにねじります。(B) 所定の位置にある輸送ストラップ。(C) 必要に応じて、より長い輸送ストラップで標本を巻き付けることができます。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
11. 輸送およびCTスキャン用の検体パッキング

図12:マンモス上腕骨による輸送パッキングのデモンストレーション。 (A)試験片の平面と頂点を縮小する例。手足の骨は円柱形に縮小できます。テング下顎骨は、修正されたピラミッド形状に縮小できます。(B) 凹面を、サイズに合わせてカットし、ストレッチラップで所定の位置に固定した高密度フォームブロックで埋めます。(C)試験片をシートフォームでしっかりと包みます。(D) パッケージを固定する 3 層のストレッチ ラップ。(E) 試験片をボードに固定したままにしておくと、試験片が安定し、持ち運びが容易になりました。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
12. 紙樹脂複合材の除去

図13:マンモスの骨盤からの紙と樹脂の複合材料の除去のデモンストレーション。 (A) 除去するために選択した複合材料の上にアセトンを浸した綿球を持ちます。(B)複合材の端をスワイプして、緩んでいるかどうかを確認します。(C) アセトンを染み込ませた綿棒で複合材の端をスワイプして、持ち上げるように促します。(D) 複合材料が試験片から取り除かれている。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
上記のプロトコルは、アセトン中のB-72の1:4溶液を固結剤として、B-72中のB-72の1:1溶液を接着剤として26として、9GSMの紙を「薄いコゾ」として、および41GSMの紙を「厚いコゾウ」として用いて、検体WACO 1000に実装した。接触点は、内部と外部の両方の包帯で補強されました。皮質骨の空隙は包帯とシムの組み合わせで埋められ、断片間に追加の接触点が作成されました。
骨幹の崩壊を防ぐために、空洞の中央に支柱が取り付けられました。断片は、骨を歪めるタフォノミックプロセスのために、1つのセクションに整列しませんでした。2番目の支柱は、皮質骨が結果として生じるギャップの両側でその位置を維持することを保証しました。支柱は、博物館の展示品の建設で残ったアクリルの「ガラス」のシートから切り取られました。ストラットを複合材で包むことで、ストラットが試験片内の位置を保持し、アクリルが切断された鋭利なエッジから試験片を保護することができました。
再構築後、試験片は損傷することなく取り扱いや垂直方向に耐えることができました (図 14A)。輸送用に標本を梱包するために、博物館のスタッフは標本が移動する距離と標本の位置決めに必要な取り扱いの量に基づいて材料を選択しました。スタッフは、各研究旅行の前後に標本を検査し、輸送中に受けた損傷がないか監視しました。
標本は、テキサス州ウェイコにあるキャメロンパーク動物園(CPZ)の動物病院で、ポータブルX線発生装置とダイレクトデジタルX線撮影システムを使用して画像化されました。短時間の輸送(3.7 km)に備えるために、標本はポリエチレン袋に包まれ、ポリエチレンストレッチラップで木の板に縛り付けられました。検体が施設に到着すると、木の板から取り出し、袋から取り出し、ワイヤレスデジタルX線撮影検出器パネルに水平に置きました。ポリエチレンフォームと低粘着性の紙テープが、イメージング中に標本の位置を支えました(図14B)。画像は75kV、3.0mAで取得しました。小さな破片(<1 cm2)が帰国輸送中に標本を壊しました。この破片は、標本が博物館に返還された後、再取り付けされ、外部包帯で補強されました。
次に、標本はテキサス州オースティンにあるテキサス大学高解像度X線コンピューター断層撮影施設(UTCTラボ)で、スキャナーとフラットパネル検出器を使用して画像化されました。より長い輸送(162.5 km)に備えるために、追加のサポートが必要な標本の1つのセクションに紙樹脂輸送ストラップを適用しました。空隙と凹みはポリエチレンフォームブロックで埋められ、形状に合わせて切断され、ポリエチレンストレッチラップで所定の位置に保持されました。次に、標本をストレッチラップと低粘着性紙テープで所定の位置に保持したポリエチレンフォームシートの層で覆いました。ストレッチラップにより、輸送中に標本を木の板に縛り付けたままにしました。標本が施設に到着すると、ボードから取り外されました。試料を包んだまま、アクリルシリンダー内に垂直に配置し(図14C)、フェノール樹脂フォーム(「花屋のフォーム」)で安定させました。4回のボリュームスキャン(225 kV、0.31 mA、真鍮板プレフィルター)が撮影され、ソース-オブジェクトの距離は611.27 mm、ソース-検出器の距離は899.209 mmでした。ボクセルサイズは136.0μmで、合計6025スライスが生成されました。標本は水平位置に戻る前に、ほぼ25時間垂直のままでした。この2回目の遠足中、標本は輸送、画像化、または帰還時の包装解除による損傷を受けませんでした。
CPZ からの単純な X 線では、複合材の修復のほとんどは見えません。複数の複合層がある一部の領域には、アウトラインが見えます。支柱のアクリル部分は見えますが半透明であり、追加のアーティファクトは生成されませんでした(図14D)。UTCTのコンピューター断層撮影画像では、合成物がかすかな影として見えます。ストラットのアクリル部分は均一な灰色で、必要に応じてデジタルセグメンテーションに役立ちます(図14E)。

図14:試料WACO 1000の調製とイメージングの結果。 (A)再建後の標本。欠落しているセクションは灰色でマークされます。(B) キャメロンパーク動物園の X 線撮影用の位置にある WACO 1000。(C)UTオースティンのCTスキャン用のWACO 1000。(D) 図14Aの青色で輪郭を描いた領域のX線画像。(E) 図14Aの赤い破線でマークされた領域のCT画像。アクリル製の支柱は黄色の矢印でマークされ、包帯は緑色の矢印でマークされ、シムは紫色の矢印でマークされ、ポリエチレンフォームはピンクの矢印でマークされています。このCTスライスは、 図15に矢印なしで見ることができます。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
一部のビーム硬化は、他の化石材料と一致して、標本のより密度の高い部分で発生しました14。ただし、アクリルではビーム硬化は発生せず、アクリルまたは複合材料のいずれも縞やスターバーストのアーティファクトを生成しませんでした(図15)。

図15:検体WACO 1000の横方向CTスライス。 この画像は 、図14の表記で見ることができます。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
補足 1: 2022 年から 2024 年までの脊椎動物古生物学会年次総会でのプレゼンテーションの詳細。 プレゼンテーションには、ポスターと講演の両方が含まれます。情報は抄録からまとめられ、必要に応じて著者に連絡して説明を求めました。プレゼンテーションに複数の時代の化石が含まれる場合、プレゼンテーションはスキャンされた最も古い標本によって分類されました。複数のプレゼンテーションで同じスキャンが使用された場合、データセットには 1 つのプレゼンテーションのみが含まれていました。これらの方法を使用して新生代の化石は除外されませんでした。メモには、連絡を受けた著者の詳細、および/またはプレゼンテーションに含まれる標本に関する詳細が含まれます。 このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。
「メイボーン法」は、紙と樹脂の複合材料を使用して化石標本を再構築し、支持する一連の技術です。メイボーン博物館複合施設(テキサス州ウェイコ)のウェイコマンモス国定公園の研究者によって開発されたこれらの技術は、他の2つの第四紀研究機関、ラブレタールピットアンドミュージア(カリフォルニア州ロサンゼルス)28,29とマンモスサイト(サウスダコタ州ホットスプリングス)27。これらの方法は、第四紀の化石を扱う際の特有の課題に対処するために開発されましたが、ほとんどの脊椎動物の化石材料に適しているはずです。
これらの方法は、米国テキサス州ウェイコにあるベイラー大学のメイボーン博物館複合施設(MMC)に収蔵されているウェイコマンモス国定公園(WMNM)のコロンビアマンモス(Mammuthus columbi)標本でテストされました。WMNM化石は現在の31年より≥50,000年前に堆積しており、物質の過石灰化は最小限です。試料の破片は、取り扱うと破損したり崩れたりすることが多く、再構築された試料を移動すると、崩壊や断片化が発生する可能性があります。2016年から2021年にかけて、準備者は、B-72だけでは不十分な場合に、石膏コンパウンド(「ウォーターパテ」)を使用して標本を安定させました。
国立公園局は、劣化を引き起こすガスや液体を放出しない材料の使用を推奨しています21。これらの推奨事項によりよく適合するために、WMNM の標準操作手順は 2021 年に更新され、可逆的な方法とアーカイブ資料の使用が義務付けられました。この義務により、石膏化合物の使用が排除されましたが、エポキシパテやシアノアクリレートなどの代替品も排除されました。WMNM標本の保存には、制度上のガイドラインを遵守しながら安定性の問題に対処する必要があったため、WMNMの研究者は石膏化合物に代わる容易に可逆的な代替品を探し始めました。
マンモスの右上腕骨 (WACO 1000) は、骨幹端の大量の小柱骨の喪失を伴う病理を記録するために、X 線と CT 画像の両方に選択されました。病理学の結果、遠位骨端は中空骨幹よりもかなり重く、2つのセクション間の接触点がほとんどありませんでした。アセトン中のB-72のみを圧密剤および接着剤として使用した2つの初期の修理は、標本を移動したときに失敗しました。どちらの場合も、接着剤が切片間の接触点から引き離され、その結果、遠位骨端が骨幹から剥離し、皮質骨のさらなる摩耗を引き起こしました。標本に対して計画された分析に照らして、代替の安定剤の探索には、新しい材料がX線撮影に干渉しないという基準が含まれました。最終的に、研究者らは標本の再構築に紙と樹脂の複合材料とアクリル支持体を選択しました。
これらの複合材料を再建に使用すると、他の従来の方法に比べていくつかの利点が得られます。大きな利点の 1 つは、石膏コンパウンドやエポキシ パテなどのギャップ フィラーとは異なり、これらの複合材料は簡単に除去できることが証明されていることです。研究者は、WMNMコレクション内のいくつかの困難なシナリオで複合材料を使用することができました。複合材料は、ひどく摩耗した破片を持つ過石灰化したマンモス大腿骨を支えるのに十分な強度がありました(図2)。9 GSMでは、コゾ包帯は、同じくWMNM製の小さな偶蹄椎骨と4.1 cmの鳥のカリーナ(「キール」)の輪郭に付着するのに十分なデリケートでした。複合材料のもう一つの利点は、試験片の重量を大幅に増加させないため、安定性が向上し、輸送が容易になり、保管キャビネットの将来の摩耗が軽減されることです。
内部アクリル支持体の追加は、従来の金属構造や高密度コンパウンドに比べて大幅に改善されていることがわかった新しい技術です。これらのタイプのサポートは、大きな亜化石標本を無傷に保つためにしばしば必要になります1,19。このタイプの保存は、第四紀の標本1,3,6などの比較的若い化石で一般的ですが、モンゴルの例外的な白亜紀の化石など、他の状況でも観察されています25,32。これらの標本は移動時に損傷する傾向があるため、短時間の取り扱い以上のものを必要とする調査には壊れやすいと見なされる場合があります1,2,32。この方法は、壊れやすい標本を安定させると同時に高密度材料を避けることで、これまで放射線分析が難しすぎると考えられていた標本の研究機会を広げます。
紙と樹脂の複合材料は、現場での応用から展示の準備まで、化石保存プロセス全体に統合できます。包帯は、緩い破片を安定させたり、崩壊を防止したり、または標本とその石膏ジャケット27との間に障壁を提供するために、現場に配置することができます。包帯は、他の治療が適用されている間、破片を所定の位置に保持することもできます28。WMNMのスタッフは、安定化ストラップを使用して、マンモスの上腕骨、橈骨、尺骨を表示用の生命体位に関節することに成功しました。準備者は新しい技術を学ぶのに多くの時間や労力を必要とせず、練習すれば、ほとんど知覚できない包帯を作成できる人もいました(図3C、 図10C)。
これらの手法の使用に関心のある準備者は、いくつかの制限に注意する必要があります。アセトンや種々のアルコールなどの溶媒は、試料27、33、34中の生体分子に損傷を与える可能性がある。分子研究に使用できる標本(aDNA、タンパク質、脂質など)は、溶媒にさらさないでください。さらに、圧密剤と接着剤は試料の化学組成を変化させ、その後の同位体分析に影響を与える可能性があります33,34。接着剤、充填剤、および包帯を適用すると、標本の表面が変化し、形態学的、魚類学的、および/またはタフォノミクスの詳細が不明瞭になる可能性があります18,33。標本に使用されたすべての方法を徹底的に文書化することは、将来の古生物学研究を支援するためのベストプラクティスです18,35。準備者は、複合材料が適用された場所に注意することを検討する可能性があるため、分析のためにサンプルを採取するときにこれらの領域を回避できます。これらの方法は、化学的、年代順、または表面摩耗分析に使用される可能性のある試験片には適用しないでください。
研究ニーズを予測することは、準備者35にとって重要なスキルですが、考えられるすべての研究シナリオを予測することはできません。最も邪魔にならない方法は、標本の最も重要な特徴を変更せずに残す方法です。考えられるすべての化石調製シナリオの包括的なリストは現実的ではありませんが、一般的なシナリオのレビューは有益です。WMNM化石調製ラボで使用される最も一般的なワークフローの概要を 図16に示します。

図16:3つの一般的な化石調製シナリオにおけるメイボーン法の段階的適用。 シナリオごとに、最も侵襲性の低いものから最も侵襲性の高いものまで治療法が提示されます。各処理後、準備者は試験片の安定性を確認する必要があります。検体が不安定なままの場合は、次の治療に進む必要があります。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
これらの新しいプロトコルで遭遇する最も頻繁な問題は、複合材料を試料の輪郭に適合させることです。試料の表面が複雑な場合、厚いコウゾを1層塗布するよりも、薄いコゾを何層にも重ねた方が成功することがわかりました。これに関連して、塗布中に紙繊維が平らにならず、複合材が乾燥し始めると繊維を動かそうとすると、材料が工具にくっついて試料から剥がれるという問題が発生することがありました。このような場合、コンポジットを完全に乾燥させてから、その領域に1〜2滴のコンソリタントを塗布し、アセトンに浸した綿棒で繊維を滑らかにすることで、修復を修正するのが最善であることがわかりました。
著者らは、大きな標本を最適に安定させるために、さまざまな材料の実験を続けています。上記のプロトコルは、アセトン中のB-72を圧密剤および接着剤として、「薄いコゾ」として9GSM紙、および「厚いコゾウ」として41GSM紙を使用して、検体WACO 1000に正常に実装されました。WACO 1000の再構築後、B-72の入手可能性に影響を与えるサプライチェーンの問題により、WMNM検体の準備者はB-76の使用に切り替えました。準備担当者は、B-76 で作られた複合材料と B-72 で作られた複合材料の品質に目立った違いはないことに気づいています ( 材料表を参照)。異なる樹脂や紙を他に組み合わせると、他の実験室環境での結果が改善される可能性があります。作業時間は、温度、湿度、換気、使用する材料などの要因によって異なります。準備担当者は、さまざまな粘度のコンソリダントと接着剤を試して、どちらがラボの条件で最も効果的かを評価する必要があります。
著者は矛盾がないと宣言しています。
これらの技術の初期バージョンの開発を指導してくれたStephany Potze(La Brea Tar Pits and Museum)、道具や材料の協力をしてくれたJeff HuckebyとJim Fau(メイボーン博物館複合施設)、専門知識を提供してくれたG.ブライアンヘンリーとジェームズ・クスミエチク(キャメロンパーク動物園)、アドバイスと問題解決を提供してくれたジェシカ・マイサノとデイブ・エディ(テキサス大学高解像度X線コンピューター断層撮影施設)に感謝します。 Kris Juntunen (タールトン州立大学) は輸送と支援を担当し、Evan Cerna と Molly Gielas (ベイラー大学地球科学部) は標本の取り扱いを支援しました。この原稿を改善してくれた編集チームと査読者に感謝します。この研究は、国立公園システムの助成金(助成金#P21AC10517およびP22AC01166の共同研究および訓練プログラム)、メイボーン博物館のブライスC.ブラウン研究フェローシップ、ベイラー大学の地球科学部、およびダラス古生物学会からのフランククレーン記念奨学金からの資金提供によって可能になりました。コンピューター断層撮影は、NSF 地球科学計測施設プログラム部門 (NSF EAR-1762458) と NASA (80NSSC23K0199) によって可能になりました。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| アセトン | ウリネ | S-25036 | |
| アクリル棒 | ブリック | 56929-5114 | 必要な長さにカットできるあらかじめのアクリルです。 |
| アクリルシート | ウリネ | S-22486 | 最もコスト効率の良い選択肢ですが、必要な寸法にカットしなければなりません。 |
| 竹串 | ローズ | 5506242 | 木製の串も問題ありません。 |
| 板 | ローズ | 1368 | |
| ブトヴァルB-76熱可塑性樹脂 | タラス | TCD001005 | 結合材や接着剤として使用します。安全データシート:https://www.talasonline.com/images/PDF/MSDS/butvar_b76.pdf?srsltid=AfmBOoqmrD4d3F1OW _W3MovVlSk-xk_EHQrQd 5ZTn6GmZFgS1jDXBgKu |
| 綿球 | ウリネ | S-16227 | |
| 綿棒 | ウリネ | S-18985 | |
| 保護めがね | ウリネ | S-7023 | |
| HDPEボトル | パレオボンド | なし | https://paleobond.com/product/2-oz-empty-bottle-with-pinhead-nozzle-and-overcap/ では「ピンヘッドノズルとオーバーキャップ付きの2オンスの空ボトル」と記載されています。 |
| 低粘着性の紙テープ/ペインターズテープ | ウリネ | S-23242 | |
| 金属ファイル | ブリック | 84218-1001 | |
| 絵筆 | ブリック | 06000-0409 | |
| 紙テープ/マスキングテープ | ウリネ | S-11736 | |
| パラロイドB-72熱可塑性樹脂 | タラス | TFK028003 | 結合材や接着剤として使用します。安全データシート:https://www.talasonline.com/images/PDF/MSDS/B-72MSDS.pdf?srsltid=AfmBOor_ssJ1FJBcg rftOZ2zRhMocJDlIRLPqjS WSbkKI51tmpIiCdWQ |
| ポリエチレンバッグ | ウリネ | S-1713 | |
| ポリエチレン発泡ブロック | ウリネ | S-15690 | |
| ポリエチレンフォームシート | ウリネ | S-2963 | |
| ポリエチレンストレッチラップ | ウリネ | S-741 | |
| ゴムバンド | ウリネ | S-17254 | |
| 砂 | ローズ | 10392 | |
| 砂袋(空) | ウリネ | S-14843 | 砂を半分から三分の二ほど詰めて縫い合わせます。 |
| 鋸 | ローズ | 1097900 | どんなコンパウンドソーやテーブルソーでも十分です。 |
| 鋏 | ウリネ | H-6415 | |
| ソーイングセット | ブリック | 73502-1019 | |
| ストレッチラップ | ウリネ | S-741 | |
| 濃厚楮和紙 | タラス | TPB073404 | Yukyu-Shi 41 GSM |
| 薄楮和紙 | タラス | TPB094001 | 天狗条9 GSM |
| つまようじ | ブリック | 85915-1025 | |
| ピンセット | ウリネ | S-25214 |