美研究人员用激光烧蚀研究指纹存留的痕量生物信息

2017-6-16 10:34 来源: 分析测试百科
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  在犯罪现场,一个非常有效的手段是发现嫌疑人的指纹。但指纹只是一张图片,指纹的主人手上是不是沾了血,或者是不是曾经安放过爆炸物?

现场指纹中可提取的信息不光是图片,还有指纹遗留的更多生物信息

  在相当多的案发现场,比如绑架案,化学分析人员需要分析指纹上残留的,除影像外更丰富的信息,以期找到更多线索。现场取证人员一般使用棉签或胶带从指纹或其他痕迹中取样带回实验室。但从棉签中提取化学化合物或分子极具挑战性,尤其是多孔的表面,很多物质无法提取,比如DNA。

  LSU(路易斯安那州立大学,Louisiana State University)的化学家利用激光烧蚀,期望解决这个问题。他们开发了一种用于指纹采样的红外激光消融和真空捕获系统,在识别犯罪现场的指纹化学成分的过程中出现了神秘面纱。在《美国质谱学杂志》(The American Society of Mass Spectrometry)上发表的一篇新文章中描述了方法和仪器。

  这个想法始于Eden,2015年夏天,她在路易斯安那州警察实验室(LSP Crime Lab)进行本科实习,接触了LSU的Murray和Fabrizio,他们的想法是使用激光实验室的设备来检测来自指纹的物质。

  “我一直对法医科学有很大的兴趣,我希望我的本科研究能够反映出来。” Eden说。在她在LSP Crime Lab实习期间,Eden开始集思广益,法医专家可以从指纹中检测化学物质。 “最具挑战性的部分是尝试确定一种丢失最少量样品的收集方法,不会破坏其表面。”

  幸运的是,Murray实验室有丰富的经验,使用激光来消除或去除各种组织中的微小层以进行生物分析。

研究团队工作中

  Fabrizio说:“我们意识到,如果我们的技术适用于如DNA和RNA一样脆弱的生物分子,那么几乎可以适用于任何物质。“我们可以捕捉几乎表面上的任何东西。在这种情况下,它恰好是指纹。”

用于激光烧蚀的红外激光器件

  Eden、Fabrizio、Fan和Murray一起提出了在实验室中使用激光器从表面烧掉指纹材料,把它吸入过滤器,然后使用谱技术进行分析的想法。该技术可用于捕获和分析包含在指纹中的各种分子,包括脂质、蛋白质、遗传物质,甚至痕量爆炸物。

光纤引导的红外激光烧蚀用于消除指纹

  运用这个想法,Murray的实验室收到了LSU LIFT2计划的资助,用于研究与激光烧蚀相关的研究和分析指纹,并为法医应用创建了便携式激光捕获系统。根据该项目,该团队还正在开发专利,并与多家公司和执法机构合作开发更好的技术,用于分析犯罪现场指纹的化学特征。

  虽然该方法可用于传统的指纹分析,但它的实际功能在于能够捕获、过滤和分析通过指纹遗留的痕量分子,如DNA或爆炸物如TNT。

研究者展示了一种灵活的氧化锗光纤激光附件

  该方法通过将使用镜子和光纤的红外激光聚焦到包含指纹的表面上而起作用。在微小的表面区域内,激光加热表面上存在的水分,导致水中的化学键伸缩和振动。在足够的能量集中在一个小的地区,水“爆炸”,成为气体,提升生物分子如DNA脱离表面。这个过程称为激光消融。 Murray实验室使用的激光系统是非常有选择性的,它导致水中O-H键的振动比其他分子中的任何其他键都要大。

  虽然这个过程听起来很激烈,但实际上远远低于用于从表面去除生物分子的其他机制。激光消融可以捕获非常精细的材料,如DNA,同时保持其完整性进行分析。

  在激光烧蚀或提升指纹(印迹材料)之后,小型真空泵系统将水和所有相关分子与其一起拉入顶针大小的过滤器,以捕获人的手指留下的所有东西。然后研究人员可以将过滤器的内容物通过质谱仪分析,确定成分。