使用基于1,8-萘酰亚胺的功能化荧光显影剂来观察隐藏的指纹

《Journal of Molecular Structure》:Observing the hidden fingerprints with functionalized 1,8-naphthalimide based fluorescent developer

【字体: 时间:2026年01月17日 来源:Journal of Molecular Structure 4.7

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  本研究合成并表征了4-甲酰基苯基取代羟基苯并噻唑酮-1,8-萘酰亚胺(NBTF),其XRD显示热稳定性达400°C,固态发射峰506nm,量子产率3.76%。NBTF经硅胶负载形成NBTF@S粉末,可有效显影3-4级指纹特征,适用于高温、紫外线等极端环境下的指纹识别。

  
普拉布普里特·辛格(Prabhpreet Singh)| 维沙卡·塔库尔(Vishakha Thakur)
印度阿姆利则古鲁·纳纳克德夫大学(Guru Nanak Dev University)UGC高级研究中心-II化学系,邮编143001

摘要

我们报告了1,8-萘酰亚胺与4-甲酰苯基取代的羟基苯基苯并噻唑(NBTF)的合成与表征结果。NBTF粉末的XRD谱在5–50°范围内显示出一个宽峰,且NBTF在400°C以下仍保持稳定。NBTF在固态下具有506纳米的发射峰值,呈黄色。其量子产率为3.76%。CIE色度坐标为:
x=0.2246, y=0.4358
其颜色纯度为27%。NBTF被吸附到二氧化硅上制备成NBTF@S粉末,该粉末可用于在不同基底上可视化潜指纹(LFPs),并基于指纹的纹路特征区分个体。此外,NBTF粉末还可用于开发能在高温、老化及紫外线等恶劣条件下使用的LFPs。

引言

在法医调查中,选择性高、灵敏度高、背景干扰低的潜指纹显现技术至关重要[1,2]。为了使潜指纹可被解读,需要采用氰基丙烯酸酯熏蒸、 ninhydrin、碘、AgNO3等不同的物理化学显影方法[3], [4], [5], [6]。这些化学物质可通过浸泡、喷洒或粉末撒布等方式施加到指纹上[7,8]。然而,目前面临的真正挑战包括指纹印记表面的特性、印记与显影之间的时间间隔、合适的物理化学显影技术的可用性及其可逆性,以及复杂和极端的环境条件[9], [10], [11]。为克服这些挑战,研究方向正从传统仪器技术转向纳米颗粒和荧光材料的应用[12], [13], [14]。荧光粉末具有稳定性强、能与有机物质相互作用附着在指纹上、光热稳定性好、可通过化学修饰调节发射峰值以减少背景干扰、以及具备双光子吸收能力等优点[15], [16], [17], [18]。
指纹是独一无二的,其形成始于胎儿阶段。遗传因素在很大程度上决定了指纹的形状、大小和纹路间距[19]。潜指纹由汗腺(小汗腺)、皮脂腺和顶泌腺的分泌物形成[20]。小汗腺分泌的汗液含有肌酐、氨基酸、尿素、葡萄糖、乳酸等成分,而皮脂腺分泌的汗液则含有脂肪酸[21]。通过观察指纹的纹路特征,可以获取1–3级的信息:1级主要包含基本纹路(如环状、旋涡状、弓形);2级包含细节特征(如桥状、钩状、分叉结构);3级(较难观察但具有决定性)包含汗孔[22], [23]。
1,8-萘酰亚胺(NIs)是一类独特的荧光染料,具有宽吸收范围和发射峰值、较大的斯托克位移(Stoke’s shift)、良好的稳定性,并可在不同位置进行功能化修饰,这对其在超分子化学、材料化学、染料/颜料工业[24], [25], [26]、光电领域(有机发光二极管和存储设备[27])以及发光太阳能集热器中的荧光染料应用具有重要意义[28]。除了能源相关应用外,这些衍生物还具有多种生物活性,如抗癌、抗菌、抗真菌、抗病毒、抗炎和抗抑郁作用[29], [30], [31]。目前,这些衍生物在法医学领域尚未被广泛用于潜指纹的显现、个体识别和防伪标签的制作[32,33]。最近,我们团队发现了在溶液和固态下均具有高荧光性的1,8-萘酰亚胺衍生物,并将其用于LFPs的制备及防伪标签的荧光油墨配方[34], [35], [36], [37], [38], [39]。
在此基础上,我们进一步研究了将4-甲酰苯基取代的羟基苯基苯并噻唑连接到1,8-萘酰亚胺(NBTF)的C-4位置。所得NBTF在固态下的发射峰值为506纳米,量子产率为3.76%。我们将NBTF非共价吸附到直径小于20纳米的二氧化硅纳米颗粒上,制备成NBTF@S粉末。该粉末可用于在大多数常见表面上显现LFPs,其显影效果等级为3–4级。使用NBTF@S粉末处理的LFPs(无论是正常状态、老化状态还是经过高温或紫外线处理的)的纹路特征均易于识别,从而实现基于纹路细节的个体区分。

材料与仪器

所有化学品和试剂均从商业供应商(Spectrochem India Pvt. Ltd.,现属Merck集团)购买,使用前无需进一步纯化。HBT-F、NI-Br和NBTF衍生物通过硅胶60–120目柱层析或制备型液相色谱(PLC)进行纯化。CHCl3、己烷和甲醇溶剂在使用前均经过蒸馏处理。光物理研究使用的是HPLC级DMSO和水。

结果与讨论

NBTF含有连接在萘酰亚胺C-4位置的羟基苯基苯并噻唑基团。由于该基团的存在,避免了萘酰亚胺核心之间的π-π堆叠现象,使得NBTF在固态下具有较高的发光强度。NI-Br和HBT-F衍生物是通过文献中描述的反应方法合成的[38,39]。NBTF可通过NI-Br与HBT-F之间的芳香亲核取代反应制备得到。

结论

合成了羟基苯基苯并噻唑-萘酰亚胺衍生物(NBTF),用于LFPs的显现和可视化。NBTF在固态下表现出优异的发光性能(540纳米)、较高的量子产率和70%的蓝色纯度。使用前,我们将其吸附到二氧化硅纳米颗粒上(NBTF@S)。NBTF@S粉末在多孔和非多孔表面上均能实现良好的LFPs显现效果,显影等级为3–4级,同时可获取1–3级的详细信息。

作者贡献声明

普拉布普里特·辛格(Prabhpreet Singh): 负责可视化、验证、监督、资金申请及数据分析。
维沙卡·塔库尔(Vishakha Thakur): 负责撰写、审稿与编辑、原始草稿撰写、软件开发、方法设计、实验实施及概念构思。

利益冲突声明

作者声明不存在任何利益冲突。
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