《Talanta》：Application of Lateral Flow Immunoassays for Fingermark Analysis in Forensic Investigations
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本研究探索侧流层析试纸（LFA）检测指纹中内源性血清白蛋白（HSA）的可行性。通过使用功能化碳纳米颗粒作为显色剂，成功开发三线LFA，检测限达0.001 μg，适用于非多孔表面。实验显示，单次指纹在7天后仍可检测到HSA，且在10名供体中6例成功提取。LFA为便携式、低成本现场检测指纹生物标记物提供了新方法，但需进一步验证复杂条件下的可靠性及更多生物标志物的适用性。
Maria Dede|Luna Molter|Jill van der Kooij|Maurice Aalders|Annemieke van Dam
摘要
在法医调查中，指纹是犯罪现场的重要痕迹，能够提供关于指纹来源者的宝贵信息。传统上，人们通过分析指纹的纹路来进行个体识别。然而，指纹分析常常受到诸如痕迹不明显、指纹变形或数据库中缺乏参考样本等挑战的限制，这可能导致潜在相关指纹被忽略。除了个体识别之外，指纹还含有多种化学化合物，这些化合物可能为揭示指纹来源者的身份或过去的活动提供额外的法医线索。本研究使用一种通用蛋白质作为原理验证，评估了侧向流动分析（LFAs）提取特定来源者信息的可行性。实验结果表明，LFAs能够特异性地检测到微量的人血清白蛋白（HSA），在对照样本中可检测到低至0.001 μg的HSA，在擦拭样本中可检测到0.0075 μg的HSA。开发的一种LFAs能够在所有十位捐赠者的自然指纹中检测到HSA，无论是五层堆叠的还是单层指纹。此外，在十位捐赠者中，有五位捐赠者的指纹在玻璃载玻片上沉积七天后仍能检测到HSA。所开发的提取方案和LFAs设计能够在十个案例中的六个案例中成功检测到从非多孔表面采集的指纹中的HSA。我们的研究揭示了通过擦拭可以从指纹中检测到的内源性HSA水平，以及不同捐赠者之间的潜在差异。未来的研究可以探索HSA以外的其他生物标志物，以提供有关捐赠者生活方式的信息。总体而言，LFAs是一种便携、用户友好且时间与成本效益高的方法，未来有望能够检测指纹中的特定（生物）化学化合物。
引言
指纹是法医调查中宝贵的微量证据来源。通常，对其的分析涉及纹路模式或DNA分析以确定指纹的来源者。然而，先前的研究表明，指纹还携带可能对犯罪现场调查有用的化学信息。指纹中存在的内源性和外源性化合物会形成一种独特而复杂的化学基质。这种化学基质可以提供关于来源者的具体信息，如年龄、生物性别、血型、饮食、药物使用情况以及健康状况等。
指纹成分的化学分析方法之一是免疫标记。Van Dam等人展示了这项技术的多功能性，表明它适用于各种多孔和非多孔表面的指纹，能够在单次测试中同时检测多种化合物，并且与传统的指纹分析方法（如磁粉染色和靛蓝染色）兼容。免疫标记是一种非侵入性检测方法，与传统实验室分析一样具有信息价值，因为它无需采集血液样本，并能够针对性地检测通过汗孔排出并沉积在表面的代谢物或药物。然而，其应用目前仍限于实验室环境。为了使免疫标记更适合法医应用和现场使用，提出了侧向流动分析（LFAs）技术。基于LFAs的测试已经在法医调查中用于支持犯罪现场证据收集过程中的决策制定，并在调查初期提供关键信息。这些定性LFAs具有多种用途，包括检测非法物质和表征体液等。然而，将此类测试应用于指纹证据的研究尚未展开。在最近的一篇综述中，我们评估了LFAs在法医应用中的优势和局限性，认为LFAs使用方便、成本效益高、检测速度快且便于携带。此外，其灵敏度和特异性可以根据所选视觉增强剂进行调整。因此，开发优化用于指纹分析的LFAs将能够直接从犯罪现场的指纹中提取有价值的法医信息。尽管如此，LFAs偶尔也会产生错误结果，这可能是由于交叉反应或钩效应导致的检测范围受限（即目标分析物浓度过高时产生假阴性结果）。
在这项原理验证研究中，使用了Orion公司功能化的碳纳米颗粒（CNPs），并开发了一种三线LFAs，用于检测沉积在非多孔表面上的指纹中的HSA。Drapel等人和van Dam等人已经使用免疫标记技术在指纹中成功检测到了HSA。然而，尚未有研究利用LFAs检测指纹中的HSA。选择HSA作为目标分析物是因为它在人体分泌物和指纹中的含量较高；如果这种普遍且相对丰富的标记物无法通过LFAs可靠检测到，那么对于其他较少见的标记物，则需要进一步优化检测方法。选择CNPs作为视觉增强剂是因为它们提供了一种比量子点（QDs）和金纳米颗粒（AuNPs）更经济、灵敏且环保的替代方案，从而增强了LFAs在法医调查中的应用性。为了在高分析物浓度条件下评估检测性能，加入了第三条抗原线，以缓解钩效应带来的挑战。更具体地说，商用LFAs通常是定性的，其动态检测范围有限，通常受到钩效应的限制。当分析物浓度过高时，LFAs容易产生假阴性结果。为了评估三线LFAs在指纹分析中的灵敏度和重复性，进行了一系列对照实验。准备了HSA稀释液，将其涂布在孔板中或沉积在干净的玻璃载玻片上，然后使用尼龙绒毛拭子进行提取。通过比较含有抗HSA抗体的测试线或同型对照条带，评估了该检测方法对HSA的特异性。此外，该检测方法还应用于来自十位不同捐赠者的单层和五层堆叠的指纹样本。每个指纹被分成两半：一半添加HSA作为阳性对照，另一半不进行处理，以检测通过捐赠者汗孔分泌的内源性HSA。还从十位捐赠者处收集了额外的单层指纹样本，每个指纹也分成两半：一半在沉积后一天进行分析，另一半在七天后进行分析。此外，还使用开发的LFAs分析了直接从十个不同非多孔物体上采集的指纹样本。这种方法使得能够全面评估该检测方法在指纹分析中的灵敏度和适用性。
材料与方法
实验中使用的材料和仪器列在表1中。缓冲液的制备方法列在表2中。
结果
首先确定了应打印在膜上的最佳抗原浓度。随后，使用阳性对照样本（直接涂布在孔板中或通过擦拭收集）评估了检测方法的性能。最后，研究了该检测方法对HSA的特异性，并在指纹分析的背景下评估了其性能。
讨论
这项初步研究表明，三线LFAs可用于自然指纹和添加了HSA的指纹中的HSA化学分析。该设计可以检测更广泛的蛋白质浓度范围，并有助于克服钩效应带来的假阴性结果问题。通过使用开发的检测方法，可以在20分钟内获得HSA的检测结果，对照样本的HSA浓度范围为0.001 μg至1 μg，擦拭样本的HSA浓度范围为0.0075 μg至10 μg。此外，该检测方法还证明了……
结论
LFAs是一种低成本、用户友好且便携的检测方法，能够特异性地检测和半定量感兴趣的抗原。这项原理验证研究表明，LFAs可用于犯罪现场的指纹分析以进行来源者识别。然而，还需要对在不受控制条件下（例如不同基底、环境条件）获得的指纹进行进一步研究，以确定LFAs在法医应用中的可靠性和稳健性。在未来的研究中，……
作者贡献声明
Maria Dede：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、监督、调查、数据分析、数据管理。Luna Molter：撰写 – 审稿与编辑、调查。Jill van der Kooij：撰写 – 审稿与编辑、调查。Maurice Aalders：撰写 – 审稿与编辑、监督。Annemieke van Dam：撰写 – 审稿与编辑、监督、资金获取、概念构思
资助
本项工作得到了荷兰研究委员会（NWO）的资助，授予编号为NWA 1518 22 071（刑事调查DX项目）和项目编号18237（Veni项目）的支持。
