【参赛作品】是否吸毒?指纹暴露你!

违禁药物检测是个人健康、法医检验、缉毒和反恐等领域的重要内容。2006年的一天,意大利电视一台的著名讽刺节目“鬣狗秀”精心设计了一次“采访”。记者请议员们走出议会来到阳光灿烂的广场,谈谈对意大利的财政问题的看法。当西装革履的议员们对准镜头侃侃而谈的时候,一名漂亮的女化妆师“善意地”为他们擦去额头的汗水。可议员们并不知道,摄像机是真的,采访是假的,女化妆师是在获取他们的汗液样本。汗液的检测结果显示,被采访的50名议员中,有12人大麻检测结果呈阳性,4人可卡因检测结果呈阳性。节目播出后引起轩然大波,被曝光的议员矢口否认,声称被测样品并非自己的汗液,事件因而不了了之。这一事件恰恰反映了目前常规违禁药物检测时采样方法(血液、尿液、汗液甚至头发)的现实难题。首先,药物在人体内的代谢较快,检测窗口期短,吸毒人群非吸毒期其血液或尿液样本与正常人无异;其次,样品本身无法与个人身份相对应,只能人为地做标记,存在着作假的可能。

然而,吸毒者在吸食的时候,毒品会沾到指纹上;通过汗液的代谢,少量毒品也会通过手指上的汗液分泌孔残留在指纹表面。指纹,即手指皮肤上突起的花纹由于其终身不变性、唯一性和方便性,已作为生物特征识别的重要手段而广泛应用于日常生活中。与正指纹相对应的潜指纹,是指手指与其他基底无意识接触后,手指中的汗液、油脂等留在基底表面形成的肉眼不可见指纹。科学发展至今,人们对潜指纹的研究兴趣已经突破了简单的显影成像与身份鉴定,更致力于发展各种技术(如质谱、免疫荧光、红外/拉曼及电化学等)对潜指纹中的化学成分进行分析,期待在确认身份的同时从中发掘出更多有价值的化学和医学信息。不过上述分析方法均存着不足,或对指纹形貌造成了破坏,或检测探针稳定性或灵敏度不高,成为困扰潜指纹分析的瓶颈。

针对这些问题,中国科学院上海应用物理研究所樊春海研究员和李迪研究员领导的课题组巧妙地设计了一种兼具有显影和分子识别双重功能的纳米探针,发展了利用纳米光子学成像手段的新型潜指纹识别方法,在对潜指纹成像的同时,实现了对指纹中毒品可卡因的定量检测。相关研究成果发表于德国应用化学(Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 11542), 并被选为当期热点文章(hot paper)。他们发现,金纳米粒子可以吸附在潜指纹的油脂上,同时发出很强的局域表面等离子体共振散射光(LSPRS),因而利用普通的暗场显微镜即可对残留在玻璃上的潜指纹实现高分辨成像。通过在金纳米粒子表面修饰可卡因核酸适配体,赋予其显影及分子识别双重功能,还可以实现对指纹中的可卡因高灵敏检测(图1)。这种双功能探针在正常人指纹上以单分散状态存在,散射绿光;而在携带可卡因的指纹上,可卡因导致金纳米粒子聚集引起散射光谱红移,散射橙光或红光。通过简单的颜色信息实现对指纹中可卡因的定量检测,检测限低至90 ng,并且有很高的特异性。相比其他潜指纹成像方法,该纳米光子学方法具有很多优势:它是一种简单、廉价、非破坏性的潜指纹检测手段;依赖金纳米粒子独特的LSPRS性质,潜指纹载体(如玻璃)的背景干扰很低,而成像分辨率高、信号强度高且稳定性好;最重要的是,该方法可以解决对吸毒人群的血清及尿液样品检测的时效性差的问题,并在毒品和个人身份信息之间建立一种无可辩驳的联系,实现一种个体化检测,有望在刑侦中用于吸毒、携毒人员的筛查。将来如果选用可以特异性识别其他物质的核酸适配体或抗体替换本方法中的可卡因核酸适配体, 该策略同样可以实现对潜指纹中其他化学成分(如爆炸物TNT)的灵敏检测。可以说,一个粗心大意的碰触不但可以让所有的警察机构和保险公司确定你的身份,而且还包括你的吸毒历史,是否接触过爆炸物等。

原文链接:Nanoplasmonic Imaging of Latent Fingerprints and Identification of Cocaine