Roma 21 25 settembre 2015 MicroImaging in Risonanza

Roma, 21 -25 settembre 2015 Micro-Imaging in Risonanza Magnetica Nucleare di denti fossili. S. Capuani*, L. Bondioli°, L. Mancini#, R. Macchiarelli$, A. Coppa^ *CNR -ISC, Laboratorio NMR, Dipartimento di Fisica “Sapienza” Università di Roma °Sezione di Antropologia, Soprintendenza Speciale al Museo Nazionale Preistorico Etnografico di Roma #Elettra-Sincrotrone Trieste S. C. p. A. , SYRMEP Group, Basovizza, Italy $Département Géosciences, Université de Poitiers, France ^Dipartimento di Biologia Animale e dell'Uomo "Sapienza" Università di Roma silvia. capuani@roma 1. infn. it

Introduzione 101° Congresso della SIF. Roma, 21 -25 settembre 2015

Scopo del lavoro 101° Congresso della SIF. Roma, 21 -25 settembre 2015 Esame istologico Risonanza Magnetica Nucleare? Tecnica non invasiva, non distruttiva rivela il segnale dagli spin protonici in sistemi liquidi (acqua!) Micro TC

Materiale: denti fossili un canino superiore destro di adulto dal neolitico sahariano 101° Congresso della SIF. Roma, 21 -25 settembre 2015 un incisivo superiore destro gravettiano un incisivo inferiore Homo Erectus ( 1 M AC) Ciascun dente è stato immerso in acqua contenuta nei capillari porta campione

Metodo 101° Congresso della SIF. Roma, 21 -25 settembre 2015 Spettrometro NMR con magnete verticale a 9. 4 T Probe per microimaging con bore di accesso di 12 x 15 mm Intensità massima dei gradienti (raffreddati ad acqua) 1200 m. T/m ; tempo di salita 100 μs. Risoluzione delle immagini (dipende dai parametri NMR!) minima: 20 μm Termostato. Range di temperatura da -80° a 210° XWINNMR® and Para. Vision® 3. 0 software Protocollo: Sequenza MSME con TE=4. 6 ms o 6. 6 ms TR=250, 450 o 1200 ms, ns=512, matrice 256 x 256 e 512 x 512 FOV=1. 5 x 1. 5 cm 2, spessore della fetta 400 µm, risoluzione in piano=60µm (256 x 256) o 30µm (512 x 512). T=18°

Risultati 101° Congresso della SIF. Roma, 21 -25 settembre 2015

MCT (black = low dentine density; white = high dentine density) Conventional Microtomography 28. 99 m 3 voxel size Sagittal slice STH=28. 99 m Micro MRI 60 m 2 pixel size, STH =300 m Sagittal slice T 1 weighted image Air Water 101° Congresso della SIF. Roma, 21 -25 settembre 2015 MRI (black = high dentine density; white = low dentine density) Micro MRI

101° Congresso della SIF. Roma, 21 -25 settembre 2015 Linee di accrescimento della dentina Andresen growth lines in dentine

101° Congresso della SIF. Roma, 21 -25 settembre 2015 Microtubuli Sono maggiormente visibili nell’immagine NMR

101° Congresso della SIF. Roma, 21 -25 settembre 2015 MRI evidenza molto bene i micro-damages

Contrasto MRI superiore nelle immagini assiali

101° Congresso della SIF. Roma, 21 -25 settembre 2015 MRI: si evidenziano meglio i microtubuli di diametro maggiore in corrispondenza di un danno ( foro nello smalto) e zone di dentina a diverse densità

101° Congresso della SIF. Roma, 21 -25 settembre 2015 UA 369 Buia Eritrea A) UA 369 (lower left I 1). μMRI labiolingual slice (pixel size, 58. 6 μm; slice thickness, 200 μm) through the centre of the root. Scale bar, 500 μm. (B) Root length (in μm) is plotted against root formation time (in years). The grey filled circles represent 44 modern human incisor roots. The blue filled circles represent the buccal and lingual plots for UA 369 calculated to be 80 days apart (2. 5 μm per day over 200 μm of dentine formation). The red filled triangles represent the labial and lingual plots for UA 369 calculated to be 90 days apart (2. 3 μm per day over 200 μm of dentine formation). All roots are plotted as if zero root height occurred at zero formation time. L’andamento nel tempo della crescita delle radici è molto simile a quella delle radici degli uomini moderni. Viceversa la crescita delle radici nelle scimmie si verifica a ritmo superiore rispetto a quelle dei Sapiens (C. Dean 2009, 2013)

Conclusioni 101° Congresso della SIF. Roma, 21 -25 settembre 2015 Sono state presentate le prime immagini di micro-imaging NMR ottenute da denti umani fossili I risultati preliminari dimostrano le grandi potenzialità della tecnica nel ricavare informazioni microstrutturali complementari rispetto alla MCT Il metodo sembra particolarmente promettente per un’ analisi quantitativa delle linee di accrescimento della dentina mediante le quali è possibile stabilire sia la cronologia di formazione delle radici sia quella degli eventuali episodi di stress aspecifico sofferti dall’individuo Grazie per l‘ attenzione silvia. capuani@roma 1. infn. it