《Forensic Chemistry》：Preliminary chemical analysis of latent Fingermarks developed with fire extinguisher dry powder by matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry imaging
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本研究首次将干粉灭火器（ABC粉末）作为潜指纹现场开发技术，结合基质辅助激光解吸电离质谱成像（MALDI-MSI）进行化学分析，解决了传统方法检测不全、耗时费力的问题。该方法能在数秒内快速显影指纹，同时通过化学成像分离重叠指纹，揭示内源性（如脂肪酸、氨基酸）和外源性（如药物、化妆品）成分的微尺度分布，为现场调查提供高效工具。
作者：Deejay Suen-yui Mak、Ming-yip Fung、Zhong-Ping Yao
香港特别行政区九龙何文田东华学院医学与健康科学学院
摘要
潜在指纹在犯罪现场的物证中非常常见，由于其独特性和在生物识别中的重要价值，它们是最有力的物证类型之一。然而，现有的指纹检测方法无法检测到所有不可见的指纹，且在处理大面积犯罪现场和大型物证时，这一过程可能非常耗时且劳动强度高。本文首次报道了使用基质辅助解吸/电离质谱成像（MALDI-MSI）技术对潜在指纹进行化学分析的方法，该方法利用了灭火器中的干粉作为检测剂。灭火器干粉的喷洒过程可以在几秒钟内使潜在指纹显现出来，同时进行成像处理，从而实现指纹图案的可视化及化学成分的分析，进而构建留下指纹者的个人特征。我们证明，优化的基质应用方法能够以微米级分辨率揭示嵌入指纹中的各种内源性化合物和外源性化合物的复杂分子信息。该技术的实际应用还体现在成功分离了重叠的干粉处理过的指纹，而不会破坏指纹图案。这种方法有效地结合了灭火器干粉作为现场指纹显现技术的优势与MALDI-MSI的分析能力，显示出这种干粉在常规指纹法医分析中的巨大潜力。
引言
指纹是刑事调查中最有力的物证之一，因为它们具有独特性，并在生物识别中具有很高的价值[1]、[2]、[3]。随着对犯罪嫌疑人的关注度提高，肉眼不可见的潜在指纹成为犯罪现场最常见的指纹类型，需要通过特殊处理使其可见。目前的指纹识别方法仅通过将可见的指纹纹路与国家数据库中的记录进行比对来进行匹配，以确认或排除嫌疑人与犯罪现场的关联[4]。如果指纹模糊、被涂抹、变形、不完整或数据库中不存在，则无法完成匹配；此外，指纹比对的主观性也可能导致错误的定罪[5]。
根据洛卡德交换原理（Locard's Exchange Principle），每次接触都会留下痕迹，指纹是由于指尖乳突纹路上的汗液和化学物质转移到其他表面而形成的[6]。指纹中包含来自皮肤汗腺和皮脂腺的内源性化合物（如脂肪酸、氨基酸、蜡酯、角鲨烯、三酰甘油等）以及外部来源的外源性污染物，这些成分可能反映了个人的生活方式和近期活动（如饮食和用药情况）[7]、[8]，并可用于确定年龄和性别等个人信息[9]、[10]。因此，结合形态学纹路特征进行化学成分分析，可以进一步提升犯罪现场收集的潜在指纹的证据价值。
基质辅助激光解吸/电离质谱成像（MALDI-MSI）是一种强大的分析工具，能够提供样品的化学成分空间分布信息，这种信息由化合物的质荷比（m/z）决定[11]。Wolstenholme等人于2009年首次将MALDI-MSI应用于指纹分析，他们利用该技术对皮脂腺和汗腺分泌物的内源性脂质进行了成像[12]，从而区分了新鲜指纹和老化指纹[12]。近年来，这项技术被用于潜在指纹的分析，能够在一次分析中同时提供指纹纹路的视觉图像和化学成分的空间分布信息（即指纹中的内源性及外源性化合物[13]。Ferguson等人通过比较蛋白质和肽段谱型，以85%的准确率确定了指纹的性别[9]。还有许多研究探索新的MALDI基质，以增强激光引发解吸/电离过程的效果，这些基质也可用作指纹显现剂[14]、[15]。Francese等人发现天然物质姜黄素既能作为指纹显现剂，又能作为多功能基质用于检测脂质、药物等[14]。Sundar和Rowell在氰丙烯酸酯处理的潜在指纹中检测到了滥用药物（可卡因和美沙酮）和治疗药物（阿司匹林、咖啡因和对乙酰氨基酚）[16]。这些细节有助于缩小嫌疑人范围，并区分不同个体的指纹，尤其是在指纹数据库中找不到匹配结果的情况下。
2007年首次提出使用灭火器中的干粉（称为ABC粉）来检测潜在指纹[17]、[18]。尽管这种干粉已商业化，但相关研究仍然很少，且主要集中在少数样本和基底上，因此需要进一步研究其性能和相对于传统技术的优势[17]、[18]、[19]、[20]。从实际应用角度来看，ABC型干粉灭火器的成本相对较低，非常适合现场调查人员使用。只需几秒钟即可对整个犯罪现场进行喷洒处理，无需使用刷子涂抹，大大减少了工作量。由于无需将物证送往实验室进行氰丙烯酸酯熏蒸处理，因此损坏指纹的风险也很小。未来应评估这种方法的时效性和安全性。对于模糊、变形、不完整或不存在的指纹，应直接分析其中的化学成分以构建嫌疑人特征。因此，灭火器干粉必须与MALDI-MSI兼容，以便将这种指纹检测方法应用于法医学领域。本文首次证明了MALDI-MSI可用于利用灭火器干粉显现的潜在指纹的化学分析，这是一种替代性的现场指纹显现技术。我们成功实现了重叠指纹的化学成像，且不会破坏指纹图案，并揭示了嵌入指纹中的各种内源性化合物和外源性化合物的复杂分子信息，分辨率达到微米级别。此类研究尚未有先例，对于法医科学家、犯罪学家和其他现场调查人员来说，这一方法具有很高的实用价值，有助于充分发挥指纹的潜力。
化学物质与材料
MALDI基质α-氰基-4-羟基肉桂酸（CHCA）和2,5-二羟基苯甲酸（DHB）购自Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。HPLC级丙酮和甲醇购自Anaqua Chemical Supply（美国德克萨斯州休斯顿）。导电氧化铟锡（ITO）涂层玻璃片由Bruker Daltonics提供。使用的Eversafe干粉灭火器（马来西亚制造）已获得香港消防部门的批准，可在商业和住宅环境中使用。
潜在指纹和干粉处理后指纹的化学成像
本研究的主要目标是探讨灭火器干粉的喷洒过程是否会影响后续的MALDI-MSI分析，即是否会影响内源性及外源性化学成分的检测以及摩擦纹路的成像效果（即与潜在指纹的化学成像的兼容性）。在优化了基质选择、浓度和喷刷次数等关键参数后，我们建立了一套能够产生高质量、可重复光谱的实验方案。
结论
一种新型的指纹检测方法——使用灭火器干粉——被证明快速、简单且经济高效，能够清晰地显示指纹纹路。为了将其应用于法医学领域，灭火器干粉必须与MALDI-MSI兼容，后者是一种强大的分析工具，能够提供摩擦纹路中内源性及外源性化学成分的化学信息和空间分布信息。
作者贡献声明
Deejay Suen-yui Mak：负责撰写、审稿与编辑、项目管理、方法设计、实验实施、资金申请、数据分析、概念构思。Ming-yip Fung：项目管理、实验实施。Zhong-Ping Yao：撰写、审稿与编辑、监督。
资金支持
本研究得到了香港研究资助委员会（资助编号：UGC/FDS17/P01/20）的支持。
利益冲突声明
作者声明以下可能的利益冲突：Deejay Suen-yui Mak表示获得了香港研究资助委员会的资金支持。其他作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢所有提供指纹样本的捐赠者。本研究已获得东华学院研究伦理委员会的批准。
