Химики из Университета штата Луизиана разработали и испытали систему для оперативного и надежного сбора проб различных веществ.

Существующие методы дактилоскопии восходят к началу XX века и нередко их результаты ложатся в основу уголовных процессов. Идентификация личности и химического состава среды на основе дактилоскопии включает в себя два этапа: сбор следов и их анализ. Сперва на целевой участок наносятся специальные реагенты, после чего к месту прикладывается лента или тампон. Затем образец направляется в лабораторию, где сравнивается с имеющимися в базе и исследуется путем масс-спектрометрии. Несмотря на сравнительно высокую точность распознавания папиллярного рисунка, такой способ ненадежен при анализе химических соединений. Кроме того, он является трудоемким и занимает время.

Продуктивность реагентов также варьируется в зависимости от структуры поверхностей. Например, при работе с пористыми материалами оптимальным является обеспечение вакуума — за счет роста давления и ограничения сопутствующих загрязнений это позволило бы повысить эффективность извлечение проб и точность анализа. Предложенные ранее альтернативные техники дактилоскопии, тем не менее, не предусматривают такой возможности. Чтобы восполнить пробел, авторы новой статьи разработали мобильную систему криминалистической идентификации на основе лазерной абляции. Она состоит из оптического параметрического генератора, шприцевого фильтра, вакуумного насоса и масс-спектрометра.

Принцип работы системы / ©Fabrizio Donnarumma et al., The Journal of The American Society for Mass Spectrometry, 2017

Система работает так. На первом этапе на участок наносится углеродный порошок, после чего под углом в 45 градусов место обрабатывают лучом с длиной волны 2940 нанометров и частотой 20 герц. При этом свободные частицы поступают в шприцевый фильтр, из которого, посредством механического насоса, откачивается воздух. При удалении таким образом вещество испаряется на PVDF-мембрану (также используется в молекулярной биологии, например при вестерн-блоттинге). Затем конденсат промывается, сушится в вакууме, переносится на матрицу (снижает риск разрушения вещества) и исследуется в лаборатории с помощью матрично-активированной лазерной десорбции/ионизации (MALDI).

Систему тестировали на взрывчатых (тротил, гексоген) и биологически активных веществах (инсулин, нейротензин), а также кофеине. Анализ показал, что метод позволяет распознавать соединения с высокой точностью: для нанограмма кофеина показатель составил 70 процентов, в том числе при извлечении частиц из картона — пористого материала, который при обработке лазером удалялся вместе с образцом. Кроме того, ученым удалось определить в составе потожировых следов спермициды (по легенде, оставленные после вскрытия упаковки с презервативом) и — с применением газовой хроматографии — пять из восьми взрывчатых веществ. Удаление образца на площади 5×5 миллиметров занимало около трех минут.

На совершенствование системы исследователи получили грант и сейчас готовят заявку на патент. Кроме того, авторы уже сотрудничают с правоохранительными органами.

Статья опубликована в The Journal of The American Society for Mass Spectrometry.

Ранее ученые представили мобильные спектрометры для онкодиагностики на основе образцов крови и составления белкового профиля пациентов.