刑偵界的“福爾摩斯”——拉曼光譜技術| 前沿應用

時間：2019-11-21 閱讀：855

原創： HORIBA HORIBA科學儀器事業部昨天

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無論什么時候，刑偵懸疑類的英美劇總是深受歡迎，《神探夏洛克》、《妙警賊探》、《犯罪現場調查》，一批劇迷擁躉熬夜刷劇成為日常，劇中警方高超的偵查手段和精密的破案設備，也讓觀眾大呼過癮。其中這些手法并非只有在影視作品中才存在，實際的刑偵過程中，驚險刺激程度不下于電視劇，而這些都得益于檢測技術的快速發展。

光譜技術作為目前刑偵領域應用較多的技術，其出現大幅降低了犯罪現場調查難度，加快案件偵破速度，使得法醫從業者、科學家們可以做一些過去被認為是電視劇中才會出現的事情。現在，讓我們跟隨伊戈爾.萊德涅夫博士的研究，看看他的團隊是如何將拉曼光譜應用于體液和殘留物檢測，從而加快偵破案件速度。

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體液識別新方法

小知識普及一下，犯罪現場的體液包括血液、唾液、精液、陰道分泌物、汗液和尿液等。體液是DNA證據的主要來源，也是確定犯罪嫌疑人的有效生物樣本。目前，警方使用各種生化檢測來探測和識別體液。但這些檢測方法存在很多缺點，如：測試都是推測性的，需要在實驗室進行更多的確認性測試；對測試樣品都有破壞性等。重要的是, 所有這些測試都針對特定類型的體液，而不是針對所有種類的體液進行通用測試。

伊戈爾.萊德涅夫

紐約州立大學奧爾巴尼分校

基于這個背景，紐約州立大學奧爾巴尼分校化學系萊德涅夫教授，使用拉曼光譜開發出了一種通用的驗證性測試，且這種測試是無損的，適用于所有主要種類體液。

萊德涅夫和同事首先對所有主要種類的體液進行拉曼光譜檢測，并根據不同體液的拉曼光譜，建立對應數據庫。同時他們還開發出一款自動化軟件，只需將體液樣本放置在無干擾的鋁箔基板上，就可以測得該體液樣本的拉曼光譜并根據已有數據庫識別出大多數體液信息。

對于那些案發現場常見的已經干了的體液，萊德涅夫教授和他的團隊也在積開發新軟件，期望實現在不接觸生物樣本的情況下對其進行拉曼檢測，獲取體液信息。目前萊德涅夫團隊努力將這項研究大面積推廣。

那么，如何利用檢測出的體液信息呢？一方面可以將體液信息與人口特征結合，比如通過分析體液的拉曼光譜得出犯罪嫌疑人的性別、種族、年齡等生物特征，進而縮小嫌疑人的范圍。另一方面，通過分析體液的拉曼光譜, 可確定體液的形成時間或血跡流下的時間，以此來確定犯罪時間，為警方提供有效信息。

伊戈爾.萊德涅夫博士和他的同事正在進行體液分析

作案槍支現原型

槍彈殘留物是確認罪犯的另一種重要方式，警方可根據槍彈殘留物來判斷犯罪槍支從而搜尋這一犯罪工具。

目前警方主要通過檢測槍彈殘留物中的鉛、鋇和銻三元素組合來確定槍支類型，因為自然環境中很少有這三種元素的組合。但出于環保考慮，近年來生產的一些彈藥中去除了鉛，只留下自然界中常見的鋇和銻元素以及部分未燃燒的火藥，這使得鉛鋇銻元素組合已經不能用于直接判定槍支類型。

基于此背景，研究人員利用拉曼光譜對槍彈殘留物進行表征，從而判定槍支類型。萊德涅夫表示：“拉曼光譜就像化學物質的指紋一樣，通過拉曼光譜能夠分析分子的化學成分、確定分子組成，它比元素分析具體得多，準確性也更高，在通過槍彈殘留物來匹配作案工具這一應用方面是工具。”

確認并找到犯罪槍支后，警方就能夠根據槍支上的指紋、汗液等一系列特征來搜索并匹配犯罪嫌疑人，終確認案犯。

伊戈爾.萊德涅夫博士和同事

犯罪現場快速偵察

萊德涅夫團隊利用拉曼光譜從體液和殘留物入手偵破案件的這項技術已經獲得了, 但還沒有提供給從業者。過去12年里，美國司法部不斷向他們提供資金資助，用于此項技術的開發完善。

未來，萊德涅夫和他的團隊希望進一步實現拉曼光譜儀器從桌面儀器到可帶入犯罪現場的手持儀器的轉變，提高檢測的便利性。

“在后續工作中，我們需要與HORIBA合作，定制儀器及配套軟件，讓警方只需按下按鈕即可獲得結果。預計3到5年內可將臺商用設備交給警方驗證。” 萊德涅夫表示。

萊德涅夫的實驗室主要利用XploRA™ PLUS共聚焦拉曼顯微鏡和LabRAM HR Evolution共焦顯微拉曼光譜儀來進行相關開發，XploRA PLUS集成度高，易于操作并且非常穩定，LabRAM HR Evolution分辨率高，可實現納米級表征，且搭載不同模塊可以擴充應用范圍，兩者的聯合使用給萊德涅夫的研究帶來大便利。