利用ATR FTIR光谱法进行取证迹象

在犯罪现场,一些最关键的证据是体液,至关重要的是,正确识别并分析了它们以获取尽可能多的知识。具体而言,适当鉴定体液类型对于使样品中正确提取DNA至关重要。

在不同的环境条件下,这些流体通常被视为各种底物上的污渍。确定污渍沉积(TSD)以来的时间可以帮助确定样本与犯罪的相关性并验证任何相关人员的折衷方案。-³

体液识别使用破坏性和模糊的确认性和推定技术。没有一种可接受的技术来估计体液污渍的TSD。

因此,需要对快速,选择性和非破坏性技术(例如减弱的总反射傅立叶转换红外光谱法(ATR FTIR))进行研究和验证,以用于法医研究。

ATR FTIR允许对微小的污渍进行分析而不会破坏它们,从而通过互补的技术进行后续分析。⁴使用ATR FTIR对体液污渍进行分析提供了大量数据,这使得准确的数据处理至关重要。

这可以通过化学计量学或通过将数学和统计方法应用于化学数据,如韦伯和莱斯夫。在本文中,使用化学计量方法和ATR FTIR技术检查了自制的血迹参考材料。亚博网站下载

利用正交局部分析(OPLS-DA)模型,BloodStains通过其TSD与沉积的底物不同。

亚博网站下载材料和方法

污渍是使用单个女捐赠者的血液产生的,并在用柳叶刀刺穿一根手指后获得了样品。将血液滴放在五个不同的底物上:金属,白色纱布,胶合板,玻璃和蓝色牛仔布(图1)。

Nicolet IS 10 FTIR光谱仪带有智能ITR ATR附件,用于分析在五个不同的底物上制成的血迹:胶合板,金属,纱布,牛仔布和玻璃。

图1。具有智能ITR ATR附件的Nicolet IS10 FTIR光谱仪用于分析五个底物上的血迹:胶合板,金属,纱布,牛仔布和玻璃。图片来源:Thermo Fisher科学 - 元素分析仪和相分析仪

这些基板因在许多犯罪现场的熟悉存在而被选择。将样品在环境条件下干燥,而不会暴露于阳光直射的情况下;湿度,温度和湿度不受控制。

在五,30和60分钟之后,在一,四,七,14和28天后测量每个血迹。Thermo Scientific™Nicolet™IS10 FTIR光谱仪用于执行分析。

该设备配备了Thermo Scientific™Smart ITR™ATR采样配件(带有钻石晶体成分)和Thermo Scientific™OMNIC™软件v9.6(图1)。8厘米-¹分辨率在500–4000 cm中进行了32次扫描-�范围。

使用标准的正常变量(SNV)方法将所得数据馈送到Unscrambler X V10.4(Camo-Aspen Technology,Houston,USA)中,以对数据进行归一化。随后,在Savitzky-Golay平滑(二阶多项式具有七个平滑点)之前对基线偏移校正进行了应用。

对于简单组织,将矩阵输入到Microsoft Excel2008中。SIMCA软件V17.02(Sartorius,Göttingen,Germany,Germany)被用来创建OPLS-DA型号,而OriginPro 2021(Originlab Corporation,MAD,MA,MA,美国)创建图形。

OPLS-DA模型合并正交信号校正(OSC)和部分最小二乘(PLS)回归方法。OPLS-DA具有Y-Matrix(响应矩阵)和X-Matrix(描述符矩阵),分解为两个部分:正交和相关数据。

OPLS-DA模型可以将预测性和非预测性变化分开。R²x和Q²是两个关键参数。第一个R²x揭示了该模型描述数据的范围,范围从0(模型不符合数据)到1​​(完美拟合)。第二个Q²是模型的预测能力,范围从0(无预测能力)到1(完美的预测)。

结果与讨论

血液红外带的浓度取决于其沉积的底物类型。观察到非孔子底物,底物的特征带在光谱中不存在,并且流体没有穿透内层。

但是,对于多孔底物,血液穿过内层。

例如,将非孔玻璃上血液的纯光谱与多孔牛仔布的纯光谱进行了比较(图2),灰色指示的特征性IR带。两种底物的五分钟光谱中最可识别的血液是最可识别的(以红色显示)。

a)沉积在玻璃上的血迹光谱,测量28天。b)沉积在牛仔布上的血迹光谱,测量28天。血液的特征带标有灰色。

图2。a)沉积在玻璃上的血迹光谱,测量28天。b)沉积在牛仔布上的血迹光谱,测量28天。血液的特征带标有灰色。图片来源:Thermo Fisher科学 - 元素分析仪和相分析仪

3200–3500厘米的水-¹是最杰出的乐队,它是如此之大,以至于它掩盖了许多其他乐队,除了1600-1700厘米的酰胺I带-�由于样品随着时间的推移脱水,随着水带的降低,其余的带变得越来越明显。

在图2a中,酰胺带在698厘米处可见-(酰胺IV),1239厘米-(酰胺III),1500–1560厘米-(酰胺II),1600–1700厘米-(酰胺I)和3284厘米-(酰胺A)。葡萄糖带的位于1082 cm-脂质频带在1390、2872和2958厘米处-

3200–3500厘米的乐队-羟基和水基产生。如图2B所示,血带在698厘米处-(酰胺IV),1082厘米-(葡萄糖),1239厘米-(酰胺III)和1390厘米-(脂质)⁸,,,,⁹被底物的纤维素带掩盖了主导光谱的基板。

测量的两个最复杂的基板是金属和纱布。关于纱布,在底物上可见血迹,但在光谱中无法立即识别。但是,OPLS-DA模型可以用流体(未显示)与纯底物正确区分底物。

由于金属是反射性的,因此对于金属底物发现了大量噪声的光谱,尽管仍然可以看到血液带。随着时间的流逝,不同光谱中频段的强度变化,但是这些变化在视觉上通常是无法区分的。

同时,OPLS-DA模型可以通过其TSD对血样进行分类。该模型(图3)的Q²为59.4%,R²x为96.6%。每天都可以区分,尽管第四天(96小时)和七个(168小时)之间的区分是定义最低的。

OPLS-DA模型通过其TSD区分污渍,独立于底物。该模型是通过测量五个不同底物上的血迹来创建的。

图3。OPLS-DA模型通过其TSD区分污渍,独立于底物。该模型是通过测量五个不同底物上的血迹来创建的。图片来源:Thermo Fisher科学 - 元素分析仪和相分析仪

结论

联合红外光谱和化学模型组合的法医技术显示出近似Bloodstain TSD的巨大潜力。

ATR FTIR光谱由于其能够识别血液带的特征带,而与它们沉积的底物无关,因此可以用作血迹监测工具。这些频带仍然可以检测到,无论自污渍被沉积以来的时间不及时间。

注意:本文中的数据是使用旧模型Nicolet IS10 FTIR光谱仪编译的。Thermo Fisher Scientific现在建议改进Thermo Scientific Nicolet IS20 FTIR光谱仪,与其前身相比,性能和速度提高。

致谢

由Cristina Cano亚博网站下载-Trujillo,JohanaSaldaña和Fernando E. Ortega-Ojeda,Alcalá大学的CarmenGarcía-Ruiz和Gemma Montalvo制作的材料。

The authors wish to thank the following parties for their funding: European Union’s Horizon 2020 Research and Innovation Programme (No 883116) for the Real-time on-site forensic trace qualification project (RISEN, SU-FCT02-2018-2019-2020-883116), in addition to the University of Alcalá (grant No. 572765/EXP 2022/00185) and the Community of Madrid (No. PEJ-2020-TL/IND-18159).

参考

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    Thermo Fisher科学 - 材料与结构分析。亚博网站下载2023。利用ATR FTIR光谱法进行取证迹象。Azom,2023年3月11日,https://www.washintong.com/article.aspx?articleId=22493。

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