潜在指纹的电化学发光成像

“凡是两个物体接触,就会发生物质转移。既会带走一些东西,也会留下一些东西。”这是1910年由法证之父艾德蒙罗卡提出的著名的罗卡定律。这条定律使指纹检测得以实现:当人的手指触摸物体时,由于汗垢和油脂与物面的相互作用,会在物面上留下手指皮肤乳突线花纹的镜像印痕,即潜在指纹。发展至今,指纹检测不仅在法医鉴定、个体识别方面起着重要作用,同时广泛应用于日常生活中的安全检验、访问控制等领域。如今,人们对指纹的研究兴趣也不仅仅停留在利用传统物理或化学手段对其形貌进行观察,也致力于发展各种新兴技术(如质谱成像、红外/拉曼成像、电化学成像以及荧光免疫成像等)对指纹中的成分进行分析检测,从而发掘出更多有价值的生物学和医学信息。

电化学发光是电化学反应和化学发光相结合的产物,是通过将电能转换成辐射能实现的,其反应具有时空可控、仪器简单、背景较低和灵敏度高等优点。浙江大学苏彬教授课题组的研究兴趣是采用电化学发光技术进行成像分析,致力于其在个体识别、生化分析以及电极传感阵列方面的应用。采用此技术,最近他们实现了潜在指纹的电化学发光成像分析,提出了反相和正相两种成像模式。其中,“反相模式”可实现潜在指纹的直接成像,即不对指纹进行任何处理,直接利用指纹谷线区的电化学发光强弱反映出指纹嵴线的形貌。反相模式简单快速、操作安全、可实现潜在指纹中不同二级结构特征和三级结构特征的检测成像,也适用于陈旧指纹的成像分析。而“正相模式”是将电化学发光活性分子与指纹中的氨基酸分子共价连接,继而利用其与共反应剂分子之间的电化学发光反应进行成像。正相模式不仅可实现汗指纹痕迹的高灵敏成像,而且进一步结合免疫分析技术可以实现对指纹中代谢物和违禁品的检测分析。

与荧光成像相比,电化学发光成像的优势体现在两个方面:一是电化学发光是电驱动而不需要激光激发,所以背景干扰较低;二是电化学发光反应发生于电化学发光活性分子与共反应剂分子之间,发光的自淬灭程度较低,因此灵敏度较高。此外,电化学发光成像的仪器设备十分简单,有望发展成为一种电化学阵列传感器的信号检测方法。相关研究工作新近发表于德国应用化学杂志