荧光纳米材料可以改变我们观察指纹的方式

研究人员利用多种材料(MCM-41、壳聚糖和丹磺酰甘氨酸)组合制成荧光纳米粒子，用于检测潜在指纹。这些纳米粒子具有特殊性质，可很好地粘附在指纹残留物上，即使是旧指纹。

纳米粒子适用于各种表面，包括金属、塑料、玻璃和聚合物钞票等复杂物体。它们有可能直接用于犯罪现场，而无需实验室设施，这比以前的一些试剂具有显著优势。它们可以生成高质量的指纹图像，绝大多数测试图像都符合英国内政部成功识别的标准。

这种新方法可以捕捉指纹的更精细的细节，使识别个人变得更加容易，并有望极大地帮助法医调查。这项研究发表在RSCAdvances论文中，强调这种新纳米材料已被证明是一种多功能且有效的指纹证据可视化工具。Diamond的小角度X射线散射(SAXS)技术提供了有用的数据来验证这些结果。

指尖上的纹路在人的一生中和死后都不会改变。它们是刑事调查中个人身份识别的主要方法。当手指触摸物体表面时，汗水和油性物质会转移并沉积在表面上，从而形成痕迹。大多数指纹是肉眼看不见的，被称为潜指纹。

国际研究人员合作开发了新型纳米结构混合材料MCM-41@chitosan@dansylglycine，用于可视化潜在指纹。该材料将介孔二氧化硅纳米粒子与荧光染料(丹磺酰甘氨酸)和壳聚糖(一种源自虾、蟹和龙虾外骨骼的多糖)结合在一起。

潜指纹需要物理化学显影技术来增强其可见性，使其可用于法医鉴定。传统的指纹显影方法包括光学、物理和化学过程，涉及显影剂(通常是有色或荧光试剂)与指纹残留物之间的相互作用。这些方法在某些条件下无法恢复高质量的结果。

最近，使用质谱法、光谱法、电化学和纳米粒子的新方法改善了潜指纹的形成。这些技术提供了更好的对比度、灵敏度和选择性，而且毒性低。调整纳米材料特性的能力进一步增强了对新鲜和陈旧指纹的检测。

用壳聚糖修饰MCM-41NPs，然后通过壳聚糖的羟基和丹磺酰甘氨酸的羧酸基团之间的相互作用，用DnsGly对MCM-41@Ch进行表面改性。图片来源：RSCAdvances(2024)。DOI：10.1039/D4RA03074E

自从发现M41S分子筛家族(包括MCM-41、MCM-48和SBA-15)以来，介孔二氧化硅纳米粒子(MSN)引起了人们的极大兴趣。这些纳米粒子的特点是粒径可控、孔隙率高、比表面积大、化学稳定性好，并且易于表面功能化。

阿拉戈斯联邦大学的AdrianaRibeiro教授评论道：“很少有研究使用壳聚糖来检测和增强潜在指纹，据我们所知，没有关于使用壳聚糖改性的分层结构MSN(MSN@Ch)进行此类应用的报道——这是我们在这项研究中的策略。我们利用MCM的理想特性——特别是高表面积和表面改性——以MCM-41为例，增强了显影剂和指纹残留物之间的相互作用。”

该团队添加了丹磺酰荧光团，它在近紫外区域表现出强烈的吸收带，并在可见光谱中发出强荧光，具有高发射量子产率。

莱斯特大学物理化学教授罗伯特·希尔曼总结道：“这项研究的总体目标是基于MSN、壳聚糖和丹磺酰衍生物创建一种多功能且有效的潜在指纹可视化材料。这些纳米粒子被用作潜在指纹显影剂，用于在化学成分、地形、光学特性和空间变异性质各异的表面上留下痕迹，这是法医证据的典型特征。

“为了评估增强指纹的质量，我们使用英国内政部标准、法医协议以及专业法医软件对生成的图像进行分析，以了解其组成特征(细节)。在化学性质各异的表面上沉积的大量痕迹中，以及复杂的环境和时间历史中，绝大多数增强图像都呈现出足够的细节，可与模型指纹图像进行比较。”

DiamondLightSource首席执行官GianluigiBotton教授补充道：“很高兴看到Diamond独特的分析工具再次带来出色的科学成果。我们的国际用户网络是确保我们的科学成果取得成果的关键。纳米材料的这一进步可能会成为未来法医学应用方式的重大变革。”

研究团队包括来自巴西联邦警察局阿拉戈斯州技术和科学部门、巴西联邦警察局国家刑事侦查研究所、莱斯特大学化学学院、巴西阿拉戈斯联邦大学和英国国家同步加速器钻石光源的科学家。