Investigadores del Departamento de Química de la Universidad Estatal de Luisiana, incluido el investigador postdoctoral Fabrizio Donnarumma, ex investigador de pregrado y actual alumno de LSU, Eden E. Camp, El estudiante de posgrado Fan Cao y el profesor de química Roy Paul Daniels, Kermit K. Murray, han desarrollado un sistema de captura de vacío y ablación por láser infrarrojo para el muestreo de huellas dactilares que elimina el misterio del proceso de identificación de las composiciones químicas de las huellas dactilares en la escena del crimen. Han descrito el enfoque y la instrumentación en un nuevo artículo publicado en el Revista de la Sociedad Estadounidense de Espectrometría de Masas .

La idea comenzó cuando el estudiante de química Eden Camp, que había hecho una pasantía en el Laboratorio Criminalístico de la Policía Estatal de Luisiana durante el verano de 2015, se acercó a Murray y Donnarumma con la idea de usar el equipo de su laboratorio láser para detectar sustancias a partir de huellas dactilares.

"Siempre he tenido un gran interés en la ciencia forense y quería que mi investigación de pregrado reflejara eso, "Dijo Camp. Durante su pasantía en LSP Crime Lab, Camp comenzó a pensar en formas en que los expertos forenses podrían detectar sustancias químicas a partir de huellas dactilares. "La parte más desafiante fue tratar de determinar un método de recolección que perdiera la menor cantidad de muestra y no destruyera la superficie en la que estaba".

Afortunadamente, el laboratorio de Murray tiene una amplia experiencia en el uso de láseres para extirpar o eliminar pequeñas capas de varios tejidos para el bioanálisis.

"Nos dimos cuenta de que si nuestras técnicas funcionan para biomoléculas tan frágiles como el ADN y el ARN, debería funcionar con casi cualquier cosa, "Dijo Donnarumma." Podemos capturar casi cualquier cosa que esté en una superficie. En este caso, simplemente resultaron ser huellas dactilares ".

Juntos, a los investigadores se les ocurrió la idea de usar los láseres en su laboratorio para extirpar materiales de huellas dactilares de una superficie, succionarlos en un filtro y luego analizarlos usando técnicas de espectrometría. La técnica podría usarse para capturar y analizar una variedad de moléculas contenidas en la huella digital, incluidos los lípidos, proteínas, material genético o incluso trazas de explosivos.

Corriendo con la idea Murray's Lab recibió una subvención del programa LSU LIFT2 para realizar investigaciones relacionadas con la ablación láser y el análisis de huellas dactilares y la creación de un sistema de captura láser portátil para aplicaciones forenses. Basado en el proyecto, el equipo también está desarrollando una patente y colaborando con varias empresas y oficinas de aplicación de la ley para desarrollar mejores técnicas para analizar las firmas químicas de las huellas dactilares en la escena del crimen.

Si bien el enfoque se puede utilizar para el análisis tradicional de huellas dactilares, su verdadero poder está en poder capturar, filtrar y analizar biomoléculas y trazas de sustancias dejadas por las huellas dactilares, como ADN o explosivos como TNT.

El enfoque funciona enfocando un láser, utilizando espejos y fibras ópticas, sobre una superficie que contenga una marca digital. Dentro de una superficie de 300 micrones de ancho, el láser calienta la humedad o el agua presente en la superficie, provocando que los enlaces químicos en el agua se estiren y vibren. Con suficiente energía concentrada en un área pequeña, el agua básicamente "explota, "convirtiéndose en gas y levantando biomoléculas como el ADN de una superficie. Este proceso se llama ablación láser. El sistema láser que utiliza el laboratorio de Murray es extremadamente selectivo:provoca vibraciones en los enlaces de oxígeno-hidrógeno del agua más que en cualquier otro enlace en otras moléculas.

Si bien el proceso suena violento, en realidad, es mucho menos que otros mecanismos utilizados para eliminar biomoléculas de las superficies. La ablación láser puede capturar materiales muy delicados, como el ADN, al tiempo que conserva su integridad para el análisis.

Después de que el láser elimina o elimina la marca del dedo, un pequeño sistema de bomba de vacío arrastra el agua y todas las moléculas asociadas a un filtro del tamaño de un dedal que captura todo lo que deja el dedo de alguien. Luego, los investigadores pueden verter el contenido del filtro en un dispositivo de análisis, como un espectrómetro de masas o un espectrómetro de masas de cromatografía de gases. Estos dispositivos determinan la masa de cualquier compuesto o molécula en la muestra, permitiendo a los investigadores identificar exactamente lo que son.

"Digamos que estaba preparando una bomba, y no estaba usando guantes. Si toco la bomba y luego toco una superficie, mis huellas dactilares pueden dejar rastros de un explosivo, "Dijo Donnarumma. Usando esta técnica, los equipos forenses podrían levantar esos compuestos de una superficie, por ejemplo con un sistema láser portátil o, mejor todavía, un sistema láser portátil transportado por un robot, y envíe las muestras a un laboratorio para su análisis e identificación. En el futuro, este enfoque podría ayudar a los escuadrones de bombas forenses a encontrar y desactivar bombas sin necesidad de enviar miembros del escuadrón a áreas peligrosas, mientras que potencialmente al mismo tiempo captura e identifica cualquier material genético también presente en el sitio.

El equipo de investigación del laboratorio de Kermit Murray también está trabajando en la creación de accesorios de fibra óptica para su sistema láser que permitirían un sistema de captura de huellas dactilares láser portátil para tomar muestras de varias superficies en el campo. Depende de la financiación, Donnarumma planea continuar desarrollando este sistema portátil en el futuro.

"Un rayo láser es una línea recta, ", Dijo Donnarumma." Puede ser difícil enfocar un sistema láser tradicional en un punto preciso, especialmente en una superficie irregular. Pero si pasa ese láser a través de una fibra óptica flexible, similar a cómo funciona un cable de fibra óptica, puede muestrear una variedad más amplia de superficies con mayor facilidad ".

Utilizando ablación láser infrarroja acoplada a captura al vacío, Donnarumma y sus colegas en el laboratorio de Murray demostraron una ablación y captura exitosa de materiales de huellas dactilares en vidrio, el plastico, Superficies de aluminio y cartón. Sus resultados fueron publicados en el Revista de la Sociedad Estadounidense de Espectrometría de Masas el 22 de mayo 2017.

Las huellas dactilares y los materiales asociados en superficies de cartón poroso en particular pueden ser casi imposibles de capturar utilizando métodos forenses tradicionales. como colocar cinta adhesiva en la superficie para tirar de la marca del dedo. Pero el sistema láser del laboratorio de Murray puede penetrar superficies porosas como cartón fácilmente.

El grupo de investigación creó huellas dactilares en vidrio, el plastico, aluminio y cartón para probar su sistema de ablación láser infrarrojo. Entrelazaron estas huellas dactilares con sustancias tan diversas como la cafeína, Crema antiséptica de neosporina, lubricantes para condones y TNT. En cada caso, pudieron identificar estas sustancias después de la captura de huellas dactilares utilizando espectrometría de masas.

"Hemos estado usando láseres infrarrojos durante muchos años para eliminar biomoléculas de muestras de tejido para espectrometría de masas, para que sepamos que son muy eficientes, "Murray dijo." Gracias a la iniciativa de Eden, ahora tenemos una nueva aplicación prometedora ".