A new cleaning method is described that uses solvent gels to remove glues or protective coatings, such as varnish, that have been applied to fossil teeth to consolidate and/or stabilize them. The goal is replication of the microscopic pits and scratches (the microwear) on a tooth surface through moulding and casting. This requires that the tooth be free of any coating that might obscure the fine surface detail. Shellac was commonly used as a consolidant on museum collections in the 19th and early 20th centuries and has proven particularly problematic as it tends to become very resistant to solvents (developing cross-links) with age. Solvent gels can remove varnish, including aged and resistant shellac, more cleanly, more reliably, in considerably less time and in a more comfortable working environment than the traditional brushing on of solvent method. They were developed by art conservators for removing varnish from oil paintings without damaging the oil paint beneath and combine one or more solvents with a gelling agent (an acrylic acid polymer) and a detergent. The solvent gel, when applied to a consolidant coated tooth surface, will dissolve and sequester the consolidant, lifting it from the tooth whilst simultaneously preventing the solvent soaking into the tooth surface. By holding the solvents within a gel, evaporation is minimised to the extent that the cleaning process can be performed without the need for a fume hood. Specific areas of interest can be cleaned without any adverse effects on adjacent areas, and the flexibility in formulation allows various consolidants to be tackled. This coupled with the ability to control pH (and thus the level of aggression) allows the possibility of its wider application (beyond teeth) to less resistant consolidant coated surfaces.

Resumen en Español

LIMPIEZA DE SUPERFICIES DE DIENTES FÓSILES PARA ANÁLISIS DE MICRODESGASTE: USO DE GELES DISOLVENTES PARA ELIMINAR LOS CONSOLIDANTES RESISTENTES

Vincent S. Williams y Adrian M. Doyle

El análisis a pequeña escala de la textura de la superficie de los dientes está siendo cada vez más utilizado por los antropólogos y los paleontólogos para inferir la dieta y la mecánica mandibular de los animales fósiles. Describimos en este artículo un método rápido, no abrasivo y libre de residuos para eliminar los consolidantes resistentes de los dientes fósiles. Para ello se utilizan geles disolventes que presentan ventajas significativas con respecto a técnicas anteriores, particularmente cuando se debe realizar un análisis de microdesgaste. El método adapta técnicas originalmente desarrolladas por restauradores de arte para la eliminación de barnices en las pinturas al óleo sin dañar la pintura original. La combinación de Carbopol (un polímero acrílico soluble en agua) y Ethomeen (un detergente a base de cocoamina polioxietilenada) permite que disolventes como la acetona y el etanol puedan ser suspendidos en un gel para ser aplicados sobre superficies dentarias impregnadas de consolidantes. Este gel disolvente arrastra el consolidante de la superficie del diente, con lo que se pueden limpiar pequeñas áreas seleccionadas. Ya que los disolventes están incluidos en un gel, la limpieza de la superficie de los dientes puede llevarse a cabo sin necesidad de usar una campana extractora.

PALABRAS CLAVE: gel disolvente; microdesgaste; eliminación de consolidante

Traducción: Miguel Company

Résumé en Français

Nettoyer la surface des dents fossiles pour l’analyse de micro-usure: utilisation de gels solvants pour enlever le consolidant résistant

Vincent S. Williams et Adrian M. Doyle

L’analyse détaillée de la texture des surfaces dentaires est de plus en plus utile pour les anthropologistes et les paléontologues afin de déterminer l’alimentation et la mécanique des mâchoires chez les animaux fossiles. Nous décrivons ici une méthode rapide, non abrasive et sans résidu pour enlever le consolidant restant des dents fossiles. La méthode utilise des gels solvants, et son utilisation constitue une amélioration significative par rapport aux méthodes précédentes, particulièrement quand une analyse de micro-usure est réalisée. La méthode adapte des techniques initialement développées par des restaurateurs d’art afin d’enlever le vernis des peintures à l’huile sans endommager la peinture en dessous. Un mélange de Carbopol (un polymère acrylique soluble dans l’eau) et d’Ethomeen (un détergent polyoxyéthylène cocoamine) permettent à des solvants tels que l’acétone et l’éthanol d’être suspendus dans un gel afin de les appliquer sur le consolident recouvrant le surface de la dent. Les principaux avantages sont que le consolidant dissout est détaché de la surface dentaire et aspiré dans le gel solvant, et également que l’application peut être plus finement contrôlée de manière à ne nettoyer que des parties bien précises de la dent. Par ailleurs, les solvants étant contenus dans un gel, le nettoyage des dents ne nécessite plus l’utilisation d’une hotte aspirante.

Most clés : gel solvant ; micro-usure ; nettoyage de consolident

Translator: Olivier Maridet

Deutsche Zusammenfassung

Das Säubern fossiler Zahnoberflächen für die Microwear-Analyse: Die Verwendung von Lösungsmitteln zum Entfernen von resistenten Ablagerungen 

Fein abgestufte Oberflächenstrukturanalyse von Zähnen wurde für Anthropologen und Paläontologen zunehmend nützlicher, um auf Nahrung und Kiefermechanik fossiler Tiere zu schließen. Wir beschreiben eine schnelle, abriebfeste und rückstandsfreie Methode resistente Ablagerungen von fossilen Zahnoberflächen zu entfernen. Die Methode gebraucht Lösungsmittel und stellt speziell wenn die Microwear-Analyse angewendet wird, eine signifikante Verbesserung dar. Das Verfahren adaptiert Techniken, die ursprünglich von Kunstrestauratoren entwickelt wurden, um Lack von Ölgemälden zu entfernen ohne das darunter liegende Bild zu beschädigen. Eine Kombination von Carbopol (ein wasserlösliches Acrylpolymer) und Ethomeen (ein Reinigungsmittel aus Polyoxyethylenkokosamin) erlaubt es, Lösungsmittel wie Aceton oder Ethanol in einem Gel zu supendieren und sie auf beschichtete Zahnoberflächen aufzutragen.  Entscheidender Vorteil ist, dass gelöste Rückstände von der Zahnoberfläche entfernt werden und in das flüssige Gel übergehen. Dies erlaubt einen großen Kontrollgrad, so dass auch kleine Flächen getrennt gereinigt werden können. Weil die Lösungsmittel im Gel gebunden werden, kann die Reinigung ohne Dunstabzug durchgeführt werden.

Schlüsselwörter: Lösungsmittelgel, Microwear, Entfernung  von Rückständen

Translator: Eva Gebauer

Translator: Ashraf M.T. Elewa

Polski Abstrakt

CZYSZCZENIE POWIERZCHNI KOPALNYCH ZĘBÓW DO ANALIZY MIKROZUŻYĆ: ZASTOSOWANIE ROZPUSZCZALNIKÓW ŻELOWYCH CELEM POZBYCIA SIĘ TRUDNYCH DO USUNIĘCIA NASKORUPIEŃ

Vincent S. Williams & Adrian M. Doyle

Badanie drobnej tekstury powierzchni zębów stało się coraz bardziej użyteczną metodą badawczą stosowaną przez antropologów i paleontologów celem określenia diety oraz mechaniki szczęk kopalnych zwierząt. W artykule opisujemy szybką, nieabrazyjną oraz wolną od powstającego w trakcie procesu osadu metodę pozbywania się ciężkich do usunięcia naskorupień z powierzchni kopalnych zębów. Metoda wykorzystuje rozpuszczalniki żelowe i jest wyraźnym postępem w stosunku do technik stosowanych do tej pory, szczególnie jeśli chodzi o badania mikrozużycia zębów. Opisywana metoda stosuje techniki stworzone przez konserwatorów sztuki do usuwania werniksu z obrazów olejnych bez niszczenia podściełającej go farby. Połączenie Carbopolu (wodorozpuszczalny polimer akrylowy) i Ethomeenu (detergent poliooksyatylenowo-kokoaminowy) pozwala rozpuszczalnikom, takim jak aceton i etanol, być zawieszonym w żelu i następnie nanoszenie ich w tej postaci na powierzchnię zęba pokrytą naskorupieniami. Główną zaletą opisywanej metody jest to, że rozpuszczone naskorupienia są usuwane z powierzchni zęba do rozpuszczalnika żelowego, co pozwala na wysoki stopień kontroli procesu, dzięki czemu nawet najmniejsze, trudnodostępne obszary mogą być oczyszczone. Ponieważ rozpuszczalniki są zawarte w żelu, czyszczenie powierzchni zęba może być przeprowadzone bez zastosowania wyciągów.

Słowa kluczowe: rozpuszczalnik żelowy, mikrozużycie, usuwanie naskorupień

Translators: Dawid Mazurek and Robert Bronowicz

Riassunto in Italiano

PULITURA DEI DENTI FOSSILI PER ANALISI DI MICROUSURA: UTILIZZO DI GEL SOLVENTI PER RIMUOVERE CONSOLIDANTI RESISTENTI

Vincent S. Williams e Adrian M. Doyle

L’analisi della struttura dentaria a scala molto piccola è sempre più usata dagli antropologi e dai paleontologi per studiare la dieta e la meccanica della mandibola nei fossili. Descriviamo un metodo rapido, non abrasivo e che non lascia residui per rimuovere consolidanti resistenti dai denti fossili. Tale metodo utilizza gel solventi ed è molto migliore delle tecniche preesistenti, specialmente nel caso in cui si debbano poi effettuare delle analisi di microusura. Sono state utilizzate tecniche sviluppate originariamente dai restauratori per ripulire i dipinti ad olio senza danneggiarli. Una miscela di Carbopol (un polimero acrilico solubile in acqua) ed Ethomeen (un detergente, poliossietilene coccoammina) consente la sospensione di solventi come l’acetone e l’etanolo in un gel, in modo da essere poi applicati su superfici dentarie coperte da consolidanti. Grandi vantaggi del metodo proposto sono: 1) il consolidante, una volta dissolto, può essere eliminato dalla superficie dentaria insieme al gel solvente; 2) è possibile pulire con facilità anche delle aree molto piccole; 3) dato che i solventi sono contenuti in un gel, non è necessario lavorare sotto cappa.

PAROLE CHIAVE: gel solvente; microusura; rimozione di consolidanti

Translator: Chiara Angelone