Espectroscopia de Raman como uma técnica analítica universal para líquidos corporais

Thought LeadersProfessor Igor K. Lednev Department of Chemistry The University at Albany, State University of New York

Nesta entrevista, o professor Igor K. Lednev discute o potencial da espectroscopia de Raman substituir testes bioquímicos como uma técnica analítica universal para líquidos corporais (manchas biológicas) na ciência forense. Esta entrevista conduzida em Pittcon 2019.

Como os líquidos corporais são usados por cientistas judiciais?

Os traços do líquido corporal são usados na ciência forense moderna para duas razões principais. O primeiro é reconstruir o evento. Por exemplo, recrear um teste padrão do respingo do sangue pode ser útil ao determinar a natureza do crime. O segundo e uso o mais importante de líquidos corporais é para a análise do ADN.

Porque você saberá, o ADN é um de somente dois tipos individuais de evidência, impressões digitais que são outro. O partido de processo precisa de convencer a corte sobre de onde o ADN veio e para fazer isto, elas precisa de conhecer a fonte do líquido que foi deixado na cena do crime. Deste ponto de vista, os líquidos corporais são muito importantes em investigações actuais da cena do crime.

Que técnicas são usadas actualmente para analisar os líquidos corporais deixados na cena do crime?

No momento em que, é principalmente bioquímico os testes que são usados para detectar e identificar líquidos de corpo, contudo, a maioria destes testes são presuntivos. Os testes confirmativos envolvem a análise de líquidos de corpo em um laboratório, que seja tipicamente demorado e labor - intensivo.

Actualmente, não há nenhum método universal que pode ser usado para diversos líquidos corporais. Cada teste bioquímico é excepcionalmente apropriado para somente um líquido corporal. Além disso, os testes bioquímicos são destrutivos, e na ciência forense, é muito importante preservar a evidência para posteriores investigações potenciais.

Por que você pensa que um método universal não estêve desenvolvido ainda, e como a falta de técnicas universais impacta a potência de resultados de investigação?

Na minha opinião, a falta de um teste universal do forense para a identificação do traço do líquido corporal é um resultado directo da tecnologia que não está lá ainda. A bioquímica específica bioquímica do alvo de testes, e assim não podem ser universais.

É por isso nós pensamos que a espectroscopia de Raman poderia representar uma maneira para a frente. O que faz este possível é um avanço tecnologico recente. Em primeiro lugar, a revelação dos lasers foi muito importante. Os ponteiros do laser são muito estáveis, seguros e baratos agora, e nós podemos usar estes ponteiros do laser como uma fonte para a espectroscopia de Raman. Nós somos igualmente todas as câmaras digitais de utilização agora que são muito robustas, convenientes, e relativamente baratas.

Além disso, nós estamos usando o software que nos dá a análise do tempo real dos dados. Isto é extremamente importante no campo da ciência forense porque uma vez que um investigador da cena do crime tem sua evidência, precisam da analisar e obter o mais cedo possível resultados traseiros.

Os pacotes de software estatístico têm vindo igualmente uma maneira longa recentemente. Combinar isto com as novas tecnologias abre a porta para a revelação de métodos analíticos universais da novela.

Teste padrão de Handprint - coberto no sangue.domnitsky | Shutterstock

Por que você pensa que a espectroscopia de Raman poderia ser um método universal para a análise judicial de líquidos corporais?

A espectroscopia de Raman, junto com outras técnicas espectroscópicas vibracionais, foi considerada como as técnicas espectroscópicas as mais específicas por muitos anos.

A assinatura espectroscópica de Raman de um material é uma representação original da composição química ou bioquímica dela. Isto significa que pode ser usado para fins de identificação. Por exemplo, a espectroscopia de Raman é usada não somente para várias finalidades judiciais mas para diagnósticos médicos e muitas outras aplicações onde a composição química ou bioquímica de uma amostra é exigida para ser caracterizada.

A razão que nós acreditamos que espectroscopia de Raman pode ser um método universal é que, ao contrário dos testes bioquímicos, pode ser aplicada para a identificação de vários analytes. Pode ser usada para amostras contínuas, do líquido ou do gás. Nenhuma preparação da amostra é exigida porque nós estamos medindo o backscattering, e assim que nós podemos eliminar a mancha biológica, recolher a luz backscattered, e analisá-la. É igualmente não-destrutiva - nós precisamos nem sequer de tocar na evidência se nós estamos usando um espectrómetro portátil de Raman.

Que informação pode ser recolhida sobre a espectroscopia de utilização fornecedora de Raman da amostra?

No serology judicial, a primeira etapa analítica é determinar o tipo de líquido que corporal você está tratando, por exemplo, de sangue, de sémen, de saliva, ou de suor. Depois que isto foi estabelecido, nós podemos fazer um outro nível de análise tal como a determinação do tempo desde que o líquido (ou a mancha biológica) foram depositados no material, que poderia ser importante por vários motivos: antes de mais nada, pode dar a informação sobre a época do crime.

Em segundo lugar, se há diversos grupos de manchas biológicas, pode dizer nos quais foram depositados em horas diferentes de modo que nós possamos determinar que manchas são relacionadas ao crime. Tipicamente, a maioria de acontecimento recente é relacionado ao crime.

A análise das manchas de sangue que usam a espectroscopia de Raman pode igualmente facilmente dizer-nos se é humana ou animal. Isto é muito importante em circunstâncias domésticas; quando o sangue for encontrado na cozinha, por exemplo. Um outro exemplo deste está nos casos do de esticão, onde é importante determinar se as manchas de sangue, dizem em um amortecedor do carro, veio de uma fonte humana ou animal.

Recentemente, nós começamos trabalhar no que nós chamamos fenótipo que perfila, onde nós determinamos a raça, o sexo, e a classe etária do doador das manchas biológicas. Isto é essencial dentro de uma investigação da cena do crime.

Nosso objectivo último é desenvolver um instrumento portátil em que os investigador da cena do crime podem se usar em uma cena do crime. Esta maneira, em cima da descoberta de manchas biológicas em uma cena do crime, poderiam imediatamente determinar características de um doador, tais como seus sexo, raça, e classe etária.

Esta informação é particularmente importante no princípio da investigação. Contudo, mais tarde, pode igualmente ser usada para restaurar o evento que ocorreu. Por exemplo, se há as manchas biológicas que pertencem aos doadores diferentes, o investigador da cena do crime pode poder obter alguma ideia sobre quantos povos estavam lá, e seus sexo e raça.

ADN obtido com as análises judiciais.Rost9 | Shutterstock

Pode a espectroscopia de Raman ser usada para analisar as amostras que são mais velhas do que um ano, e quanto pode uma amostra se deteriorar antes que se torne inusável?

Esta é uma pergunta muito importante na ciência forense. As manchas de sangue que foram mantidas sob condições internas normais na temperatura ambiente, uma umidade normal, e não na luz solar directa poderiam manter sua composição e ser identificadas como o sangue por até dois anos ou mesmo mais por muito tempo.

Nós temos construído já um modelo de regressão que permitisse que nós determinem o momento desde que depósito para as manchas de sangue que são mantidas por aproximadamente dois anos. O sangue muda sua composição bioquímica significativamente durante este período de tempo, e nós usamos estas mudanças a fim determinar o tempo desde o depósito.

Se nós mudamos as circunstâncias, por exemplo, adicionando a umidade alta ou luz solar directa, a seguir o sangue deteriora-se muito mais rapidamente. Sob circunstâncias húmidas, o sangue muda significativamente mesmo depois um mês ou assim. Em resposta de sua pergunta, a deterioração de uma mancha biológica dependerá do ambiente.

Que são as vantagens principais da espectroscopia de Raman em comparação com outras técnicas que são usadas actualmente no forense?

A primeira vantagem é que é altamente específica e selectiva. Por exemplo, nós recebemos uma vez amostras de sangue de 12 animais diferentes, e meus estudantes poderiam diferenciar-se entre cada um com confiança muito alta. Isto é baseado em dez miligramas do sangue seco, que nós podemos caracterizar sem o destructing.

A espectroscopia de Raman é igualmente menos trabalho - intensivo, porque nós não precisamos de preparar nossa amostra e nós apenas estamos medindo a luz backscattered. Pode ser conduzida na cena do crime usando um instrumento portátil de Raman, e pode ser totalmente automático.

Nós estamos trabalhando actualmente em desenvolver o software automático para tratar nossos dados. Nós prevemos que no futuro um investigador da cena do crime não precisará de ser um perito na espectroscopia de Raman. O investigador precisará alguma formação para ter certeza que todas as medidas estão feitas correctamente. A determinação do que tipo da mancha biológica é, perfilamento do fenótipo baseou nela, e mesmo a taxa de erro ou o intervalo de confiança serão determinados por um pacote de software.

Há algum desafio associado com a espectroscopia de Raman que você pensa pode limitar seu uso na ciência forense? Como podemos nós superar estas limitações?

Há um par limitações que eu penso que nós superaremos dentro do seguinte ano-ou-dois. A primeira edição é a interferência da carcaça, que ocorre quando nós temos traços secos de líquidos de corpo em carcaças comuns. As carcaças contribuem significativamente a um sinal de Raman, e assim que nós precisamos de encontrar uma maneira de eliminar esta interferência e de centrar-se unicamente sobre os traços direitos de líquidos corporais.

Nós temos uma ideia de como nós podemos superar este problema. De facto, nós apenas publicamos um artigo no jornal da espectroscopia de Raman, onde nós mostramos a prova de conceito para nossa aproximação nova, com base no que é chamado espectroscopia hyper, a fim identificar líquidos corporais em carcaças comuns.

Uma outra limitação que nós devamos poder superar relativamente facilmente é como os doadores com doenças que afectam a composição bioquímica de líquidos corporais influenciam resultados. Por exemplo, nós publicamos recentemente um papel em que nós mostramos que a espectroscopia de Raman pode identificar o sémen mesmo para doadores com azoospermia, uma doença onde o sémen destes doadores não contem o esperma.

As técnicas bioquímicas principais que são usadas actualmente para a identificação do sémen são baseadas na detecção de esperma. Deste ponto de vista, a espectroscopia de Raman é o método melhor, porque nós podemos trabalhar com os doadores com esta doença.

Como você pode imaginar, há muitas outras doenças que podem afectar a composição bioquímica do sangue. Superar estes é um dos objetivos na concessão actual, que é apoiada pelo instituto nacional de justiça. Nós estamos verificando nossa metodologia no que diz respeito às doenças diferentes.

Os testes padrões do respingo do sangue são úteis na ciência forense.igorstevanovic | Shutterstock

Há uma limitação que será difícil de superar: como nós podemos encontrar manchas biológicas em grandes áreas de algumas carcaças, por exemplo em um tapete ou em uma parede. A espectroscopia de Raman, ou a microscopia de Raman, em particular, que nós nos usamos para traçar nossas amostras, são uma técnica relativamente lenta. Nós podemos examinar áreas pequenas muito rapidamente, mas nós não podemos examinar grandes áreas rapidamente.

Isto é o lugar onde nós precisamos provavelmente uma outra técnica, por exemplo, os detectives estão usando agora a luz ultravioleta para encontrar manchas biológicas em uma cena do crime. Se nós combinamos estes dois métodos, a seguir a espectroscopia de Raman pode fazer bem para caracterizar os pontos que têm sido encontrados já usar outras técnicas.

A não ser isso, eu não ver nenhuma limitações. De facto, nós já estamos falando a alguns fabricantes do instrumento a fim testar e validar nossa tecnologia e desenvolver um pacote aonde um instrumento venha com software específico, pronto para ir a um laboratório de crime.

Que o futuro olha como para a análise de líquidos corporais? Você pensa que as metodologias universais estarão reforçadas, e em caso afirmativo, você pensa que a espectroscopia de Raman será um destes métodos?

Eu sou consideravelmente certo que o futuro é brilhante para a espectroscopia de Raman e a análise de manchas biológicas e de líquidos corporais. De facto, esta técnica pode ser usada para muitas outras aplicações na ciência forense.

No momento em que, a espectroscopia de Raman é usada já pela polícia para a identificação confirmativa de grandes quantidades de drogas. É benéfico nesta área porque você não precisa de abrir coisas como recipientes plásticos para determinar o que está para dentro.

Há realmente um tipo muito específico de espectroscopia de Raman usado para este, chamado espectroscopia espacial deslocada de Raman. Isto permite a medida do espectro de Raman do interior dos recipientes não transparentes, mesmo dos materiais tais como latas metálicas.

Os instrumentos baseados nesta técnica são usados já em Europa em mais de 100 aeroportos a fim verificar líquidos em uns recipientes não transparentes. Por exemplo, isto permite que as matrizes tomem o leite com a segurança. Toma somente seis segundos para determinar o que é dentro da garrafa. Eu penso que este é o futuro, e isso logo nós não teremos a limitação de não poder trazer sobre líquidos aos planos.

A espectroscopia de Raman é usada igualmente agora para a caracterização das fibras e dos originais da pergunta, para que a tinta e o papel podem ser identificados.

Como você encontrou Pittcon 2019? Por que você o sentiu era importante compartilhar de sua pesquisa nesta conferência?

Há muitas razões pelas quais Pittcon é minha conferência favorita. Eu venho sempre aqui, e eu tento trazer demasiado estudantes. Os estudantes amam-no porque têm a abundância a aprender. Eu penso que há um bom futuro para conferências como este.

Na minha opinião, Pittcon é a conferência a mais útil e a mais produtiva por vários motivos. Os participantes incluem um número de pessoas significativo de muitos campos diferentes que representam a academia e a indústria. Estes povos vêm junto discutir suas tecnologias novas, aprendem sobre novidades em outros campos, trocam a informação e estabelecem colaborações novas. Toda a estes é extremamente importante para o avanço tecnologico.

Em segundo lugar, a expo de Pittcon é uma exposição muito grande onde as empresas mostrem seus produtos mais atrasados. Dentro de meio dia, você pode falar a dúzia ou assim que empresas sobre instrumentos de seu interesse potencial e obter toda a informação que você precisa. Algumas empresas têm mesmo os instrumentos que estão sendo executado realmente, e você pode trazer amostras para testar.

Onde podem os leitores encontrar mais informação?

  • S.R. Khandasammy, M.A. Fikiet, E. Mistek, Y. Ahmed, L. Halámková, J. Bueno. I.K. Lednev. Manchas de sangue, pinturas, e drogas: Aplicações da espectroscopia de Raman na ciência forense. Química judicial. 2018, 8, 111-133.  https://doi.org/10.1016/j.forc.2018.02.002
  • E. Mistek, M.A. Fikiet, S.R. Khandasammy, I.K. Lednev. “Para o princípio da troca de Locard: Revelações recentes na análise judicial da evidência do traço.” Analyt Chem. 2019, 91: 637-654.
  • Uma lista completa das publicações de Lednev pode ser encontrada em https://sites.google.com/site/lednevlab/

Sobre o professor Igor K. Lednev

Igor K. LednevIgor K. Lednev é um professor na universidade em Albany, universidade estadual de New York. Recebeu seu Ph.D. do instituto de Moscovo da física e da tecnologia, Federação Russa.

Como um visitante académico, trabalhou em diversos laboratórios principais em todo o mundo que incluem o Reino Unido, o Japão e a Alemanha. Em 1997, o Dr. Lednev veio aos E.U. e juntou-se ao laboratório do calcinador de Sanford na universidade de Pittsburgh.  O Dr. Lednev aceitou uma posição da faculdade na universidade em Albany em 2002.

A pesquisa do prof. Lednev é centrada sobre a revelação e a aplicação da espectroscopia nova do laser para diagnósticos médicos e finalidades judiciais. Para nomear algumas realizações, desenvolveu uma aproximação nova para os diagnósticos não invasores, adiantados das doenças neurodegenerative (Alzheimer, Parkinson, etc.) e de métodos novos para a detecção e a caracterização de manchas biológicas, o resíduo do tiro de espingarda, o cabelo e a outra evidência do traço recuperados em uma cena do crime.

A pesquisa fundamental é centrada sobre a compreensão do mecanismo da estrutura e da formação de fibrilas do amyloid, agregados da proteína relativos às doenças neurodegenerative. Um novo tipo de fenômeno da dobrar-agregação da proteína, refolding espontâneo de fibrilas do amyloid, e um novo tipo de um cromóforo roxo reversível da proteína foram descobertos.

Dr. Lednev co-sido o autor sobre 220 publicações em jornais par-revistos e em quatro patentes dos E.U.

O Dr. Lednev serviu como um membro consultivo para a subcomissão de casa branca na ciência forense e em corpos editoriais de quatro jornais científicos que incluem o jornal do jornal da espectroscopia de Raman e da química judicial. O Dr. Lednev é um companheiro da sociedade para espectroscopia aplicada e da sociedade real da química.

Serviu como um professor do convidado na Friedrich-Schiller-Universidade, Alemanha. O Dr. Lednev é um receptor da sociedade para concessão aplicada da medalha de ouro da espectroscopia, a concessão da inovação da pesquisa de Pesquisa Corporaçõ e a concessão do chanceler para a excelência na bolsa de estudos e em actividades criativas.

Citations

Please use one of the following formats to cite this article in your essay, paper or report:

  • APA

    Pittcon. (2019, July 10). Espectroscopia de Raman como uma técnica analítica universal para líquidos corporais. News-Medical. Retrieved on January 24, 2020 from https://www.news-medical.net/news/20190716/Raman-Spectroscopy-as-a-Universal-Analytical-Technique-for-Bodily-Fluids.aspx.

  • MLA

    Pittcon. "Espectroscopia de Raman como uma técnica analítica universal para líquidos corporais". News-Medical. 24 January 2020. <https://www.news-medical.net/news/20190716/Raman-Spectroscopy-as-a-Universal-Analytical-Technique-for-Bodily-Fluids.aspx>.

  • Chicago

    Pittcon. "Espectroscopia de Raman como uma técnica analítica universal para líquidos corporais". News-Medical. https://www.news-medical.net/news/20190716/Raman-Spectroscopy-as-a-Universal-Analytical-Technique-for-Bodily-Fluids.aspx. (accessed January 24, 2020).

  • Harvard

    Pittcon. 2019. Espectroscopia de Raman como uma técnica analítica universal para líquidos corporais. News-Medical, viewed 24 January 2020, https://www.news-medical.net/news/20190716/Raman-Spectroscopy-as-a-Universal-Analytical-Technique-for-Bodily-Fluids.aspx.