Fluorescerend nanomateriaal zou de manier waarop we vingerafdrukken visualiseren kunnen veranderen

Onderzoekers creëerden een fluorescerend nanodeeltje met behulp van een combinatie van materialen (MCM-41, chitosan en dansylglycine) om latente vingerafdrukken te onderzoeken. Deze nanodeeltjes hebben speciale eigenschappen waardoor ze goed hechten aan vingerafdrukresten, zelfs oude.

De nanodeeltjes werken op verschillende oppervlakken, waaronder metaal, plastic, glas en complexe objecten zoals polymeerbankbiljetten. Ze hebben het potentieel om direct op misdaadscènes te worden gebruikt zonder laboratoriumfaciliteiten, wat een aanzienlijk voordeel is ten opzichte van sommige eerdere reagentia. Ze produceren vingerafdrukbeelden van hoge kwaliteit, waarbij de overgrote meerderheid van de geteste beelden voldoet aan de normen van het Britse ministerie van Binnenlandse Zaken voor een succesvolle identificatie.

Deze nieuwe methode legt de fijnere details van een vingerafdruk vast, waardoor het makkelijker wordt om personen te identificeren en zal naar verwachting een grote hulp zijn bij forensisch onderzoek. Het onderzoek was gepubliceerd in een RSC-vooruitgang paper, waarin wordt benadrukt dat het nieuwe nanomateriaal een veelzijdig en effectief hulpmiddel is gebleken voor het visualiseren van vingerafdrukken. Small angle X-ray scattering (SAXS)-technieken bij Diamond leverden nuttige gegevens om deze resultaten te valideren.

Ridge patronen op vingertoppen blijven onveranderd tijdens en na iemands leven. Ze vormen de primaire methode van persoonlijke identificatie in strafrechtelijke onderzoeken. Wanneer het oppervlak van een object wordt aangeraakt door een vinger, worden zweet en olieachtige substanties overgebracht en afgezet op het oppervlak, wat resulteert in de vorming van een merkteken. De meeste vingerafdrukken zijn onzichtbaar voor het blote oog en worden latente vingerafdrukken genoemd.

De internationale samenwerking van onderzoekers ontwikkelde het nieuwe nanogestructureerde hybride materiaal, MCM-41@chitosan@dansylglycine, om latente vingerafdrukken te visualiseren. Dit materiaal combineert mesoporeuze silica-nanodeeltjes met een fluorescerende kleurstof (dansylglycine) en chitosan, een polysaccharide afkomstig van de exoskeletten van garnalen, krabben en kreeften.

Latente vingerafdrukken vereisen fysicochemische ontwikkelingstechnieken om hun zichtbaarheid te verbeteren en ze interpreteerbaar te maken voor forensische doeleinden. Traditionele methoden voor het ontwikkelen van vingerafdrukken omvatten optische, fysieke en chemische processen die interactie tussen de ontwikkelstof (vaak een gekleurd of fluorescerend reagens) en het vingerafdrukresidu omvatten. Deze methoden hebben beperkingen bij het verkrijgen van resultaten van hoge kwaliteit onder bepaalde omstandigheden.

Onlangs hebben nieuwe methoden met behulp van massaspectrometrie, spectroscopie, elektrochemie en nanodeeltjes de ontwikkeling van latente vingerafdrukken verbeterd. Deze technieken bieden beter contrast, gevoeligheid en selectiviteit, met een lage toxiciteit. Het vermogen om nanomateriaaleigenschappen aan te passen verbetert de detectie van zowel verse als oude vingerafdrukken verder.

Mesoporeuze silica nanodeeltjes (MSN’s) hebben aanzienlijke interesse gewekt sinds de ontdekking van de M41S-familie van moleculaire zeven, die MCM-41, MCM-48 en SBA-15 omvat. Deze nanodeeltjes worden gekenmerkt door hun gecontroleerde deeltjesgrootte, porositeit, hoog specifiek oppervlak, chemische stabiliteit en gemakkelijke oppervlaktefunctionalisatie.

Prof. Adriana Ribeiro, Federale Universiteit van Alagoas merkt op: “Er zijn weinig studies die chitosan gebruiken voor detectie en verbetering van latente vingerafdrukken en, voor zover wij weten, geen rapporten over het gebruik van hiërarchisch gestructureerde MSN’s gemodificeerd met chitosan (MSN@Ch) voor dergelijke toepassingen – wat onze strategie was in dit onderzoek. We hebben de gewenste eigenschappen van de MCM benut – met name het hoge oppervlak en de oppervlaktemodificatie – voor het geval van MCM-41 om de interactie tussen het ontwikkelingsreagens en vingerafdrukresidu te verbeteren.”

Het team voegde dansylfluoroforen toe, die sterke absorptiebanden vertonen in het nabije UV-gebied en een sterke fluorescentie uitzenden in het zichtbare spectrum met hoge emissiekwantumopbrengsten.

Professor of Physical Chemistry, Robert Hillman, University of Leicester concludeert: “Het overkoepelende doel van deze studie was om een ​​veelzijdig en effectief latent vingerafdrukvisualisatiemateriaal te creëren op basis van MSN’s, chitosan en dansylderivaten. Deze nanodeeltjes werden toegepast als latente vingerafdrukontwikkelaars voor markeringen op oppervlakken met een uiteenlopende chemische samenstelling, topografie, optische kenmerken en ruimtelijk verschillende aard, typisch voor forensisch uitdagend bewijs.

“Voor de kwaliteitsbeoordeling van de verbeterde vingerafdrukken hebben we de ontwikkelde afbeeldingen geanalyseerd met behulp van de Britse Home Office-schaal, forensische protocollen en, wat betreft hun samenstellende kenmerken (minutiae), gespecialiseerde forensische software. In een substantiële verzameling markeringen die op chemisch diverse oppervlakken zijn afgezet en onderhevig zijn aan complexe omgevings- en temporele geschiedenissen, presenteerde de overgrote meerderheid van de verbeterde afbeeldingen voldoende minutiae voor vergelijking met modeldactyloscopie-afbeeldingen.”

CEO van Diamond Light Source, Prof. Gianluigi Botton, voegt toe: “Het is fijn om te zien dat Diamonds unieke analytische tools wederom uitstekende wetenschap hebben opgeleverd. Ons netwerk van internationale gebruikers is essentieel om ervoor te zorgen dat onze wetenschap resultaten oplevert. Deze vooruitgang in nanomaterialen zou een stap voorwaarts kunnen zijn in de manier waarop forensisch onderzoek in de toekomst kan worden toegepast.”

Het onderzoeksteam bestaat uit wetenschappers van de Technische en Wetenschappelijke Sectie van de Federale Politie van Alagoas, Brazilië; het Nationaal Instituut voor Criminalistiek van de Federale Politie, Brazilië; de Faculteit Scheikunde van de Universiteit van Leicester; de Federale Universiteit van Alagoas, Brazilië; en het nationale synchrotron van het Verenigd Koninkrijk, Diamond Light Source.