Идея началась, когда студенческая студентка химии Эден Кэмп, которая интернировала в Louisiana State Police Crime Lab в течение лета 2015 года, приблизилась к Мюррею и Доннэрамме с идеей использовать оборудование их лазерной лаборатории, чтобы обнаружить вещества от отпечатков пальцев.«У меня всегда был большой интерес к судебной медицине, и я хотел, чтобы мое студенческое исследование отразило это», сказал Кэмп. Во время ее интернатуры в LSP Crime Lab Кэмп начал проводить коллективное обсуждение способов, которыми судебно-медицинские эксперты могли обнаружить химические вещества от отпечатков пальцев. «Самая сложная часть пыталась определить метод сбора, который потерял наименьшее количество суммы образца и не уничтожит поверхность, это шло».
К счастью, у лаборатории Мюррея есть обширный опыт при использовании лазеров, чтобы удалить или удалить крошечные слои из различных тканей для биоанализа.«Мы поняли, что, если наши методы работают на биомолекулы как хрупкие как ДНК и РНК, она должна работать с почти чем-либо», сказал Доннэрамма. «Мы можем захватить почти что-либо, что находится на поверхности. В этом случае это просто, оказалось, было отпечатками пальцев».Вместе, исследователи придумали идею использовать лазеры в их лаборатории, чтобы удалить материалы отпечатка пальца от поверхности, высосать их в фильтр и затем проанализировать их использующий методы спектрометрии.
Техника могла использоваться, чтобы захватить и проанализировать множество молекул, содержавшихся в отпечатке пальца, включая липиды, белки, генетический материал или даже незначительные количества взрывчатых веществ.Бегая с идеей, Лаборатория Мюррея получила грант от программы LSU LIFT2, чтобы преследовать исследование, связанное с лазерным удалением и анализом отпечатков пальцев и созданием портативной лазерной системы захвата для судебных заявлений. На основе проекта команда также развивает патент и сотрудничает с многократными компаниями и правоохранительными офисами, чтобы развивать лучшие методы для анализа химических подписей отпечатков пальцев в местах преступлений.В то время как подход может использоваться для традиционного анализа отпечатка пальца, его действительная мощность находится в способности захватить, отфильтровать и проанализировать биомолекулы и вещества следа, оставленные позади отпечатками пальцев, такими как ДНК или взрывчатые вещества как TNT.
Подход работает, сосредотачивая лазер, используя зеркала и оптоволокно, на поверхность, содержащую отпечаток пальца. В площади поверхности ширина 300 микронов лазер подогревает влажность или любую воду, существующую на поверхности, заставляя химические связи в воде простираться и вибрировать.
С достаточным количеством энергии, сосредоточенной в небольшой площади, вода в основном «взрывается», становясь газом и снимая биомолекулы, такие как ДНК с ним прочь поверхности. Этот процесс называют лазерным удалением. Лазерная система, которую использует лаборатория Мюррея, чрезвычайно отборная – это вызывает колебания в водных кислородных водородных связях больше, чем в любых других связях в других молекулах.
В то время как процесс кажется сильным, это на самом деле намного меньше, чем другие механизмы раньше удаляли биомолекулы из поверхностей. Лазерное удаление может захватить очень тонкие материалы такой, имеет ДНК, сохраняя их целостность для анализа.После того, как лазер удаляет или снимает отпечаток пальца, маленькая система вакуумного насоса тянет воду и все связанные молекулы с нею в фильтр размера наперстка, который захватывает все оставленное позади чьим-то пальцем.
Исследователи могут тогда смыть содержание фильтра в аналитическое устройство, такое как массовый спектрометр или газовый массовый хроматографией спектрометр. Эти устройства определяют массу любых комплексов или молекул в образце, позволяя исследователям определить точно, каковы они.«Скажем, я готовил бомбу, и я не использовал перчатки.
Если бы я коснулся бомбы и затем коснулся поверхности, мои отпечатки пальцев могли бы оставить позади незначительные количества взрывчатого вещества», сказал Доннэрамма. Используя эту технику, судебные команды могли стартовать те комплексы поверхности, например с портативной лазерной системой или, еще лучше, портативная лазерная система, транспортируемая роботом, и послать образцы в лабораторию для анализа и идентификации. В будущем этот подход мог помочь судебным командам саперов найти и дезактивировать бомбы, не будучи должен послать членов команды в опасные области, потенциально в то же время захватив и определив, что любой генетический материал также представляет на месте.Исследовательская группа в лаборатории Кермита Мюррея также работает над созданием приложений оптоволокна для их лазерной системы, которая позволила бы, чтобы портативная лазерная захватывающая отпечаток пальца система пробовала различные поверхности в области.
Зависящий от финансирования, Доннэрамма планирует продолжить разрабатывать эту портативную систему в будущем.«Лазерный луч – прямая линия», сказал Доннэрамма. «Может быть трудно сосредоточить традиционную лазерную систему в точном пункте, особенно на неровной поверхности.
Но если Вы управляете тем лазером через гибкое оптоволокно, подобное тому, как оптоволоконный кабель работает, Вы можете пробовать более широкое множество поверхностей более легко».Используя инфракрасное лазерное удаление, соединенное, чтобы пропылесосить захват, Donnarumma и коллеги в лаборатории Мюррея продемонстрировали успешное удаление и захват материалов от отпечатков пальцев на стекле, пластмассе, алюминиевых и картонных поверхностях. Их результаты были изданы в Журнале американского Общества Масс-спектрометрии 22 мая 2017.
Отпечатки пальцев и связанные материалы по пористым картонным поверхностям в особенности могут быть почти невозможными, чтобы захватить использующие традиционные судебные методы, такие как размещение клейкой ленты на поверхности, чтобы потянуть отпечаток пальца. Но лазерная система лаборатории Мюррея может проникнуть через пористые поверхности как картон легко.Исследовательская группа создала отпечатки пальцев на стекле, пластмассе, алюминии и картоне, чтобы проверить их инфракрасную лазерную систему удаления.
Они пропитали эти отпечатки пальцев веществами, столь же разнообразными как кофеин, Neosporin антисептические сливки, смазки презерватива и TNT. В каждом случае они смогли определить эти вещества после захвата отпечатка пальца, используя масс-спектрометрию.
«Мы использовали инфракрасные лазеры много лет, чтобы удалять биомолекулы от образцов ткани для масс-спектрометрии, таким образом, мы знаем, что они очень эффективны», сказал Мюррей. «Благодаря инициативе Рая у нас теперь есть многообещающее новое применение».