引用本文
赵长幸, 薛静, 郝金萍, 严安心, 陆一帆, 刘寰, 王明直, 秦旗, 吕昱帆, 郭柯利. 茚二酮对疑难客体上汗潜手印的显现[J].刑事技术, 2020,45(5):510-514
ZHAO Changxing, XUE Jing, HAO Jinping, YAN Anxin, LU Yifan, LIU Huan, WANG Mingzhi, QIN Qi, L#cod#x000dc; Yufan, GUO Keli. Indanedione-zinc to Develop the Sweat Latent Fingerprints on Difficult-to-handle Objects[J]. Forensic Science and Technology,2020,45(5): 510-514  
Doi: 10.16467/j.1008-3650.2020.05.015
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茚二酮对疑难客体上汗潜手印的显现
赵长幸1,2, 薛静3,*, 郝金萍3, 严安心3, 陆一帆1, 刘寰3, 王明直3, 秦旗3, 吕昱帆3, 郭柯利3
1.中国人民公安大学,北京 100038
2.临沂市公安局,山东 临沂 276000
3.公安部物证鉴定中心,北京 100038

* 通讯作者简介：薛静,女,河北张家口人,硕士,助理研究员,研究方向为指纹检验。E-mail: xuejingbit@163.com

第一作者简介：赵长幸,男,山东临沂人,硕士,研究方向为痕迹检验。E-mail: zhongguogb@126.com

基金资助: 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目（2019JB026）
摘要

目的 探究茚二酮试剂显现疑难客体上汗潜手印的可行性,以及对后期DNA提取检测的影响。方法 先在A4纸上制作样本,用配制好的茚二酮试剂和茚二酮加锌试剂喷施在客体表面进行实验比对,选择茚二酮最佳显现试剂;然后在不同疑难客体上制作样本并放置不同时间后,用配制好的茚二酮加锌试剂喷施在客体表面进行显现操作,观察效果,拍照记录,统计分析;最后在牛皮纸和皮革上制作的实验组和对照组样本上提取DNA进行检测对比。结果 茚二酮锌化试剂显现效果更佳,可以在不加热的条件下显现疑难客体上的汗潜手印,显现牛皮纸和砖头上的汗潜手印所需时间短,显出手印纹线清晰,细节特征点稳定,手印鉴定价值高;显现织物和皮革上的汗潜手印所需时间较长,显出手印纹线不太清晰,手印鉴定价值较小,但能显出手指印痕。汗潜手印用茚二酮锌化试剂显现后,对后期的DNA提取检测影响较小。结论 采用茚二酮锌化试剂显现疑难客体上汗潜手印的方法具有可行性,其显出的手印纹线可进行手印鉴定,快速认定或排除嫌疑人;显出的手指印痕能精准定位接触痕迹,提高接触DNA检验的成功率。该方法有效衔接了手印检验和接触DNA检验两个检验过程,可应用于实际案件中。

关键词: 指纹鉴定; 茚二酮; 汗潜手印; 荧光; DNA
中图分类号:DF794.1 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2020)05-0510-05
Indanedione-zinc to Develop the Sweat Latent Fingerprints on Difficult-to-handle Objects
ZHAO Changxing1,2, XUE Jing3,*, HAO Jinping3, YAN Anxin3, LU Yifan1, LIU Huan3, WANG Mingzhi3, QIN Qi3, LÜ Yufan3, GUO Keli3
1. People's Public Security University of China, Beijing 100038, China
2. Linyi Public Security Bureau, Linyi 276000, Shandong, China
3. Institute of Forensic Science, Ministry of Public Security, Beijing 100038, China
Abstract

Objective To probe into the feasibility of 1,2-indanedione-zinc agent to develop the sweat latent fingerprints on difficult-to-handle objects, and the potential influence of such a treatment on the following DNA detection.Methods The 1,2-indanedione and its zinc-added reagents were respectively sprayed onto the pre-grouped white A4-formatting paper (harboring the sweat latent fingerprints) that was afterwards not subjected to the conventional heating for the purpose to choose the treatment appropriate for both the fingerprint development and DNA detection. Through the fingerprint samples made onto several difficult-to-handle objects and placed for a period of time, the 1,2-indanedione-zinc reagent was adopted to develop the fingerprints with no heating so that the developing effects were observed and photos taken to have the results evaluated. Finally, DNA was comparably detected from the experimental/control samples on both the kraft paper and leather.Results 1,2-indanedione-zinc reagent was more effective, capable of developing the sweat latent fingerprints on a variety of difficult-to-handle objects with no requirement of heating. The sweat latent fingerprint on either the kraft paper or brick was developed quickly, having the developed ridge details clearly observed and sharp contrast exposed, thereby demonstrating high value for fingerprint identification. Whereas longer time was required to develop the sweat latent fingerprints on both fabric and leather, yet the developed ridge details still being not clear enough for fingerprint identification, nonetheless the place being indicated of underdeveloped fingerprint showed the exact site for DNA to subsequently extract and detect. The 1,2-indanedione-zinc reagent exhibited little effect on the following DNA detection.Conclusions It is highly feasible to use 1,2-indanedione-zinc reagent to develop sweat latent fingerprints on varieties of difficult-to-handle objects. Meanwhile, the fingerprints, whether developed or not, can even locate the trace biological evidence precisely, thereby improving the successful probability of DNA genotyping.

Key words: fingerprint identification; 1,2-indanedione-zinc; sweat latent fingerprint; fluorescence; DNA

手印是人身同一认定的重要依据, 而遗留在犯罪现场的手印往往都是潜在的, 仅凭肉眼无法识别, 需要使用物理、化学或生物学的方法增强反差。对于案件现场出现频率较高的渗透性客体上的汗潜手印, 最有效的显现方法就是利用氨基酸灵敏试剂与汗潜手印中的氨基酸反应, 使手印纹线与客体之间形成反差, 从而显出手印纹线, 常用的氨基酸灵敏试剂有茚三酮、DFO和茚二酮[1, 2, 3], 本文研究其中显现汗潜手印效果最佳的茚二酮显现方法[4]。在国内外的报道中, 主要是针对复印纸、报纸等常见渗透性客体上的汗潜手印, 研究茚二酮试剂的最优配方, 或与其它氨基酸灵敏试剂间的优劣对比; 而对于砖头、织物等表面比较复杂和粗糙的渗透性客体以及皮革等半渗透客体上的汗潜手印, 茚二酮试剂的显现研究鲜有相关报道[5, 6, 7]。这些表面比较复杂和粗糙的渗透性和半渗透性客体, 如砖头、织物、皮革等, 由于其手印显现成功率不高, 一直都是汗潜手印显现的疑难客体。这些客体上的接触DNA在提取过程中, 由于客体表面的复杂性以及接触部位的不确定性, 仅依靠经验分析进行接触DNA提取, 容易导致提取不到嫌疑人的DNA, 或提取到受害人和嫌疑人的混合DNA, 给数据分析带来一定难度, 证据力度降低[8, 9, 10]。本文旨在研究茚二酮试剂显现疑难客体上汗潜手印的可行性, 以及对后期接触DNA检测的影响, 从而为现场疑难客体上汗潜手印显现及接触DNA提取的精准定位提供实用方法。

1 茚二酮方法的发展及显现原理

茚二酮是一种氨基酸灵敏试剂, 1997年, 宾夕法尼亚大学的Ramotowski等人合成了茚二酮（1, 2-Indanedione）, 他们发现茚二酮与氨基酸反应能够生成一种荧光物质[11]。2000年, Roux等人研究了1, 2-茚二酮和5, 6-二甲氧基茚二酮显现纸张上潜在手印的效果, 表明茚二酮工作液载体溶剂的不同对手印显现的效果有一定影响[12]。2001年, Wiesner等对茚三酮、DFO和茚二酮这三种显现方法进行了比较研究, 得出了茚二酮方法要明显好于茚三酮和DFO的结论[4]。2011年, Spindler研究了茚二酮加入氯化锌试剂以后的显现效果, 发现在茚二酮试剂中添加氯化锌试剂能够起到催化作用, 促进茚二酮与氨基酸反应[13], 茚二酮锌化以后有效增强了荧光效果。茚二酮与DFO相似, 与α -氨基酸之间反应产生浅粉色, 并具有强烈的荧光[14]。对茚二酮与氨基酸反应机理的研究表明, 它最初与胺反应形成亚胺（I） [15], 再进行脱羧降解生成2-氨基-1-茚满酮（II）, 然后与过量的茚二酮进一步发生反应, 生成有色荧光物质（III） [16]。

2 材料与方法
2.1 试剂和仪器设备

茚二酮（芬格尔公司）, 无水乙醇、乙酸、乙酸乙酯、石油醚（60-90）、氯化锌（国药集团化学试剂有限公司）, GlobalFilerTM PCR复合扩增试剂盒（ThermoFisher Scientific Inc.）。

DCS-4（Foster & Freeman, Ltd）, 激光光源（Tech -long）, 全自动96道微量DNA提取工作站（长春市博坤生物科技有限公司）, ProFlexTM 96-well PCR扩增仪（ThermoFisher Scientific Inc.）; AB3500xL遗传分析仪（ThermoFisher Scientific Inc.）。

2.2 试剂配制

2.2.1 茚二酮试剂

非锌化试剂：0.1 g茚二酮溶解于25 mL乙醇, 完全溶解后依次添加15 mL乙酸乙酯、5 mL乙酸和375 mL石油醚。

锌化试剂：A液：0.1 g茚二酮溶解于25 mL乙醇, 完全溶解后依次添加15 mL乙酸乙酯、5 mL乙酸和375 mL石油醚, 配制成茚二酮储存液; B液：4 mL乙酸乙酯溶解0.1 g氯化锌后滴加1 mL乙酸, 配制成氯化锌储存液。

使用时将A液和B液按照1000∶ 1的比例混合配制成茚二酮锌化试剂。

2.2.2 PCR扩增试剂

按照GlobalFilerTM PCR复合扩增试剂盒说明书进行PCR扩增检验。10 μ L扩增体系配比如下：反应缓冲液3.0 μ L, 引物混合物1.0 μ L, DNA模板6.0 μ L。PCR扩增循环数设置为30。

2.3 实验操作

2.3.1 茚二酮试剂显现手印

将配制好的试剂倒入避光的喷瓶中, 均匀喷施在客体表面, 使其充分浸润客体, 待客体在室温下晾干, 每隔15 min观察一次。选取530 nm光源照射, 配合590 nm滤光片观察显现效果, 在暗室中进行拍照固定。在国内外研究中, 用茚二酮显现汗潜手印一般都需要对客体进行加热处理[17]。采用本文的茚二酮锌化试剂处理后的客体, 不加热也可在较短时间内显出荧光手印, 为了减少对后续接触DNA提取检测的影响因素, 本文实验中均对喷显后的客体采用室温晾干后不加热的方法处理。

2.3.2 接触DNA检验

用全自动96道微量DNA提取工作站提取接触DNA, 按照GlobalFilerTM PCR复合扩增试剂盒说明书进行PCR扩增, 扩增产物在AB3500xL全自动荧光分析仪进行检测, 使用GeneMapper® ID-X 1.4软件进行数据分析。

3 实验结果与分析
3.1 非锌化试剂与锌化试剂的比较

本文对是否选用锌化试剂进行了实验比对, 在A4纸上竖直画出一根中轴线, 让志愿者以中轴线为参照, 从上往下依次捺印五枚汗潜手印做成一份样本, 以相同的方式制作10份样本。以中轴线为界, 将汗潜手印一分为二, 左侧使用本文非锌化试剂, 右侧使用本文茚二酮锌化试剂。依次对10份样本进行显现, 最后使用DCS-4观察并拍照固定显出的手印。样本左右两侧显出的手印如图1所示, 锌化试剂显现手印的荧光亮度更强, 从连续捺印五枚汗潜手印的显现效果来看, 锌化试剂显现手印的纹线更加清晰, 其灵敏度更高。通过对比实验证明了本文锌化试剂显现效果更佳, 故后续显现疑难客体上的汗潜手印均使用茚二酮锌化试剂。

图1 非锌化试剂（左）和锌化试剂（右）显现效果对比（从左向右依次为连续捺印的第1~5枚手印）
Fig.1 Comparison of the effect between the 1, 2-indanedione (left) and its zinc-added reagent (right) on developing fingerprint (From left to right: No. 1 to No. 5 fingerprints were pressed continuously one and after another)

3.2 疑难客体上汗潜手印的显现

通过初步实验, 证实了采用茚二酮锌化试剂显现牛皮纸、砖头、织物、皮革等渗透性或半渗透性客体上新鲜汗潜手印的可行性。本文进一步研究了不同疑难客体上不同遗留时间的汗潜手印的显现效果。选择牛皮纸、砖头、织物、皮革四种疑难客体, 请同一志愿者在四种客体上分别捺印汗潜手印制作样本, 控制每枚手印捺印的力度和时间保持一致, 每种客体上捺印手印100枚, 并随机均分成四组, 每一组25枚手印, 依次放置2 d、2 周、1个月和2个月后, 使用茚二酮加锌试剂进行显现, 实验结果见补充材料表S1。实验结果中显出的手印是指能够观察到手印纹线或轮廓的手印, 具有鉴定价值的手印是指显出的汗潜手印具有不少于八个稳定的细节特征点的手印, 能够进行手印比对。牛皮纸上不同遗留时间的汗潜手印显现情况如图2所示, 牛皮纸是粗糙度相对较低的客体, 采用茚二酮锌化试剂处理晾干后, 15 min至0.5 h后即可观察到荧光手印, 而且手印的显出率和具有鉴定价值的手印显出率均较高。砖头上不同遗留时间的汗潜手印显现情况如图3所示, 虽然砖头上有粉尘, 但其表面粗糙度不高, 采用茚二酮锌化试剂处理晾干后, 15 min~0.5 h后均可观察到荧光手印, 而且手印的显出率也较高, 但随着手印遗留时间的增加, 具有鉴定价值的手印显出率相应均低于牛皮纸上的。织物上不同遗留时间的汗潜手印显现效果如图4所示, 织物表面粗糙度高而且自身有纹理, 采用茚二酮锌化试剂处理晾干后, 对于遗留两天的新鲜手印, 可以在0.5~1 h后观察到荧光手印, 而遗留2周、1个月和2个月的手印均需要在1~2 h后才能观察到荧光手印, 手印的显出率较低, 具有鉴定价值的手印显出率更低。皮革上不同遗留时间的汗潜手印显现情况如图5所示, 皮革表面粗糙度较高且自身有纹理, 属于半渗透性客体, 采用茚二酮锌化试剂处理晾干后, 对于遗留2 d的新鲜手印, 可以在0.5~1 h后观察到荧光手印, 而遗留2周、1个月和2个月的手印均需要在1~2 h后才能观察到荧光手印, 手印的显出率和具有鉴定价值的手印显出率均稍高于织物上的, 但明显低于牛皮纸和砖头上的显出率。

表S1 牛皮纸、砖头、织物、皮革上汗潜手印显现情况 Table S1 Visualization of sweat latent fingerprints on kraft paper, brick, fabric and leather

图2 牛皮纸上汗潜手印的显现效果（从左向右依次为放置2 d、2周、1个月和2个月）
Fig.2 Effect of developing the sweat fingerprints on kraft paper with 1, 2-indanedione-zinc agent (From left to right: sampling fingerprints were placed for two days, two weeks, one month and two months)

图3 砖头上汗潜手印的显现效果（从左向右依次为放置2 d、2周、1个月和2个月）
Fig.3 Effect of developing the sweat fingerprints on brick with 1, 2-indanedione-zinc agent (same indication as that of Fig.2)

图4 织物上汗潜手印的显现效果（从左向右依次为放置2 d、2周、1个月和2个月）
Fig.4 Effect of developing the sweat fingerprints on fabric with 1, 2-indanedione-zinc agent (same indication as that of Fig.2)

图5 皮革上汗潜手印的显现效果（从左向右依次为放置2 d、2周、1个月和2个月）Fig.5 Effect of developing the sweat fingerprints on leather with 1, 2-indanedione-zinc agent (same indication as that of Fig.2)

通过实验发现, 如图6所示, 牛皮纸上遗留1个月内的汗潜手印的显出率和具有鉴定价值手印的显出率基本不会随着遗留时间的延长而发生变化, 遗留2个月左右的汗潜手印的显出率和具有鉴定价值手印的显出率会略有下降; 随着汗潜手印遗留时间的延长, 手印在砖头、织物和皮革三种客体上的显出率逐渐降低, 砖头上具有鉴定价值手印的显出率降低幅度较小, 皮革上具有鉴定价值手印的显出率降低幅度较大, 而织物上具有鉴定价值手印的显出率本身就很低。对于显出的无法用于手印比对的手印痕迹, 可以用于精准确定手指触摸客体的接触部位, 这种显现接触痕迹的方法为接触DNA检验中接触痕迹的精准定位提供了可能性。为此, 本文进一步研究了茚二酮试剂显现汗潜手印对后期接触DNA提取检测的影响。

图6 不同客体上遗留时间不同的汗潜手印显现情况（从左向右依次为牛皮纸、砖头、织物和皮革）
Fig.6 The percentage of developed sweat fingerprints on different objects deposited for various duration (from left to right: kraft paper, brick, fabric and leather)

3.3 对接触DNA提取检测的影响

志愿者A用左手拇指在牛皮纸上捺印指印4枚, 捺印时间为30 s, 两枚指印之间的时间间隔为30 s, 喷施茚二酮试剂显现手印, 作为实验组; 右手拇指在牛皮纸上以同样方式捺印指印4枚, 不喷施茚二酮试剂, 作为对照组。志愿者B用左手拇指在皮革上捺印指印4枚, 捺印时间为30 s, 两枚指印之间的时间间隔为30 s, 喷施茚二酮试剂显现手印, 作为实验组; 右手拇指在皮革上以同样方式捺印指印4枚, 不喷施茚二酮试剂, 作为对照组。牛皮纸上实验组和对照组样本中, 前三次捺印均获得完整DNA分型, 最后一次捺印获得部分分型。皮革上实验组和对照组样本中, 前两次捺印均获得完整DNA分型, 第三次捺印均获得部分分型, 最后一次捺印均未获得相关分型。皮革上实验组和对照组第一次捺印所获得的完整分型图谱如补充材料图S1所示, 从图中我们看出, 喷施茚二酮后, DNA分型图谱出峰的位点数、峰高的均衡性都与对照组没有明显差异, 表明茚二酮试剂显现汗潜手印的方法对后期DNA提取检测影响较小。

图S1 皮革上的DNA检测结果（左：实验组; 右：对照组）Fig.S1 Results of DNA tested from the experimental (left)/control (right) sample on the leather

4 讨论

本文通过实验比对, 证明了茚二酮锌化试剂的显现效果明显优于非锌化试剂, 可以在不加热的条件下显现疑难客体上的汗潜手印。其中, 牛皮纸、砖头和织物都是渗透性客体, 由于客体各自性质不同, 汗潜手印显现的难易程度也有差别, 牛皮纸和砖头上的汗潜手印显现所需时间较短, 织物上的汗潜手印显现所需时间较长; 皮革是典型的半渗透性客体, 皮革上的汗潜手印显现所需时间也较长。牛皮纸和砖头表面粗糙度相对不高, 显现出的手印纹线比较清晰, 细节特征点稳定, 有一定的手印鉴定价值; 随着手印遗留时间的延长, 汗潜手印的显出率和具有鉴定价值手印的显出率会有所下降。织物和皮革表面粗糙度高且自带纹理, 显现出的手印纹线不太清晰, 细节特征点不稳定, 手印鉴定价值较小, 但是手指触摸处能显出明亮的手印轮廓; 随着手印遗留时间的延长, 汗潜手印的显出率有所下降, 仍能显出大部分接触痕迹, 具有鉴定价值手印的显出率下降幅度大。随着DNA检测灵敏度的提高, 接触DNA检验已经成为当前DNA检验的最常见类型[18]。茚二酮显现汗潜手印的技术能有效显现接触痕迹且对后续的DNA STR分型检验无明显影响, 使得其在接触DNA检验中具有很高的应用价值。一方面, 茚二酮显出的手印纹线能进行手印鉴定, 快速高效地认定或排除嫌疑人, 为案件的侦破提供有力证据; 另一方面, 茚二酮显出的手指印痕能精准定位接触痕迹, 协助检验人员从众多现场物证中快速区分重点物证, 同时锁定检材的关键提取部位, 提高工作效率和接触DNA检验的成功率。茚二酮显现汗潜手印的技术有效衔接了手印检验和接触DNA检验两个检验过程, 有利于最大限度发挥现场痕迹物证的价值, 为接触类现场物证的检验提供了有益借鉴。

补充材料

本文补充材料见：http://www.xsjs-cifs.com/CN/volumn/home.shtml。

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