Metody odběru a zviditelnění otisku prstu

Metody odběru a zviditelnění otisků prstů
Identifikace krevních stop
Odběrem a analýzou otisků prstů se zabývá odvětví kriminalistické techniky zvané
daktyloskopie. Tento obor zkoumá otisky papilárních linií článků prstů (ale také např. dlaní či
jejich částí). Vedle zajišťování kriminalistických stop a jejich vyhledávání je hlavním cílem
daktyloskopického zkoumání zjistit identitu osoby, která otisk zanechala. Vzhledem k tomu,
že průběhy papilárních linií jsou pro každého člověka jedinečné (podobně jako DNA), lze říci,
že s největší pravděpodobností neexistují dva lidé, kteří by měli všechny otisky prstů totožné.
Každá papilární linie představuje vyvýšenou kožní vrstvu, do níž vede kanálek s vyústěním
potních žláz. Dotykem se z papilárních linií přenesou částečky prachu a dalších nečistot
společně s potem a vytvoří tak kriminalistickou stopu – daktyloskopický otisk. Díky tomu
představuje daktyloskopie jednu ze základních kriminalistických metod, které jsou velmi
často využívány k nalezení a identifikaci pachatele.
Zviditelnění otisku prstů
Existuje několik základních metod, které se v kriminalistické praxi běžně používají.
Nejčastějším postupem pro zviditelnění (nalezení) otisků je použití tzv. daktyloskopických
prášků. Profesionální produkty jsou značně rozdílné a závisí zejména na okolních
podmínkách (teplota, vlhkost, fyzikální podklad otisku apod.) a stáří otisku. Pro účely tohoto
cvičení budeme používat dva typy daktyloskopických prášků – magnetický železný prach a
karbonizovaný uhlík (grafitový prášek). Pro latentní otisky prstů nebo otisky na předmětech a
místech, pro které jsou práškové metody nevhodné, využijeme metody chemického
zviditelnění, založené na chemické reakci mezi složkami otisku prstu (zejména potu a jeho
složek) a chemickým činidlem.
Práškové metody
Tyto metody jsou vhodné především pro otisky zanechané na matných površích, jako je sklo,
plast a jiné syntetické materiály nebo keramika. Principem této metody je adsorpce
práškového materiálu na složky otisků. Daktyloskopické prášky se dají hrubě rozdělit na
magnetické (např. modifikovaný nebo čistý železný prach) nebo nemagnetické (např.
hliníkový prášek, měděný prášek nebo zmíněný grafit (případně jemné aktivní uhlí). Výhodou
magnetických prášků je fakt, že je lze buďto přímo nanášet pomocí permanentního magnetu
nebo lze přebytečný prášek magnetem zachytit a odstranit. Takto získané daktyloskopické
stopy se poté buďto fotografují (v závislosti na povrchu, na němž jsou) nebo se přenášejí tzv.
daktyloskopickými fóliemi a poté dále zpracovávání (fotografují, skenují apod.).
Daktyloskopických fólii existuje rovněž celá řada a záleží a jejich volba závisí na konkrétním
případě použití. Obecně se využívají černé nebo bíle folie na bázi želatiny, na kterou je otisk
po zviditelnění přenesen. Pro naše účely postačí jako fólie pro přenos otisku prstu lepící
páska nebo bílá samolepící fólie..
Chemické metody
Pot přenesený z papilárních linií při zanechání otisku prstu obsahuje celou řadu chemických
látek, které mohou interagovat s činidly. Mezi chemické látky, které se používají ke
zviditelnění otisků prstů, patří zejména ninhydrin, jód, dusičnan stříbrný nebo estery
kyanoakrylové kyseliny (tzv. kyanoakryláty). Jód jako takový patří spíše na pomezí
fyzikálních a chemických metod, neboť princip detekce je založen na sublimaci jódu a
zachytávání jeho částeček na otiscích. Ostatní metody pak využívají chemické reakce, které
vedou k viditelné změně (zvýraznění, zabarvení), avšak mnohdy může dojít k poškození nebo
zničení materiálu nebo předmětu, na kterém je otisk umístěn.
Ninhydrinové činidlo funguje na principu reakce ninhydrinu s aminokyselinami obsaženými
v potu (obr. 1), které ulpí při dotyku na předmětu.
Obr. 1: reakce ninhydrinu a aminokyselinou
Ninhydrin se běžně používá jako činidlo k detekci aminokyselin, působí jako oxidační činidlo
a při reakci nejdříve dojde dekarboxylaci příslušné aminokyseliny (např. alaninu, kdy v obr. 1
R = CH3) a vzniklý amin pak podléhá oxidativní deaminaci. Ninhydrin se během této reakce
přemění na zabarvený produkt. Reakce může probíhat jak v neutrálním (obr. 1.1) tak kyselém
prostředí (obr. 1.2.), a oba produkty pak mají mírně odlišné zabarvení.
Jód se používá ve formě prášku nebo jemných krystalků a obvykle je buďto uvolňován teplem
přímo na místě (zahřátím speciální trubičky rukou) nebo ve vyvíjecích nádobách v laboratoři.
Dusičnan stříbrný se jako činidlo využívá k detekci halogenidových iontů a jako takový může
reagovat s chloridovými ionty přítomnými v potu. Vzniká bílá sraženina, které se účinkem
záření (běžného polychromatického světla nebo UV záření) přeměňuje na elementární stříbro
a tím se zvýrazní zabarvení otisku (černání).
Estery kyseliny kyanoakrylové, které se využívají např. jako tzv. vteřinová lepidla, našly své
uplatnění také ve forenzní chemii zejména při detekci tzv. latentních otisků prstů. Zahřátím
kyanoakrylátů dojde k vývoji par, které se na otiscích prstů usazují ve formě
polykyanoakrylát (obr. 2.). Ten je viditelný i pouhým okem, lze však využit i přídavek
fluorescenčního nebo nefluorescenčního barviva, který otisk prstu ještě zvýrazní a zviditelní.
Takto detekované otisky lze rovněž snadno přenést a dále zpracovávat.
Obr. 2: obecné schéma polymerace methyl kyanoakrylátu
(Nu- představuje nukleofil, v případě detekce otisků prstů např. OH-)
Nalezení a zviditelnění daktyloskopické stopy
Úkol: Proveďte sérii postupů vedoucí ke zviditelnění otisků prstů na předložených
předmětech.
Pomůcky: sada jemných štětců, plastové nebo skleněné petriho misky, uzavíratelná
průhledná plastová nádobka (vyvíjecí komora pro kyanoakrylátovou nebo jodovou reakci),
rozprašovač, kádinky, odměrný válec, plastové nádobky, mikroskopická sklíčka, váhy
a navažovací lodičky nebo papír, sušárna, bílý papír.
Chemikálie: ninhydrin, ethanol, methanol, kyselina octová, jód, kyanoakrylát (např.
vteřinové lepidlo), dusičnan stříbrný, železný prach, aktivní uhlí nebo grafitový prášek, voda.
Příprava činidel:
1.) Ninhydrin – 50 mg ninhydrinu se naváží a převede do plastové nádobky a přidá se
25 ml ethanolu a 750 µl kyseliny octové (99 %). S ninhydrinem pracujeme opatrně
a v rukavicích, neboť při kontaktu s kůží dojde k podobné reakci a zabarvení jako
s otisky prstů. Připravený roztok převedeme do nádobky s rozprašovačem.
2.) Dusičnan stříbrný – připravíme methanolický roztok dusičnanu stříbrného
rozpuštěním 500 mg AgNO3 ve 25 ml methanolu. Roztok uchováváme v hnědých
zásobních lahvičkách a chráněný před přímým světlem. Část roztoku potřebnou pro
práci převedeme do nádobky s rozprašovačem.
3.) Jód a kyanoakrylát – použijeme jodový prášek nebo jemné krystalky, které umístíme
přímo do vyvíjecí komory. V případě kyanoakrylátu dáme malé množství (několik
kapek) vteřinového lepidla např. na kousek alobalu a ten umístíme do vyvíjecí
komory. Při přípravě těchto činidel a následné práci s nimi pracujte vždy v rukavicích
a v digestoři! Pozor zejména na vteřinové lepidlo, neboť i malé množství rychle
zasychá a lepí většinu materiálů.
4.) Práškové materiály jako železný nebo grafitový prach používáme přímo ze zásobních
lahví a v digestoři (v rukavicích a nejlépe s rouškou a v digestoři, neboť vdechovaný
prach je zdraví škodlivý a dráždí).
Postup:
Předložené materiály, na které byly naneseny otisky prstů (případně sami otisky prstů
naneste – dle pokynů vedoucího cvičení), podrobte zkoumání pomocí uvedených činidel.
Skleněné, keramické nebo plastové materiály jsou vhodné jak pro metody chemické tak i
práškové, zatímco otisky prstu např. na papíru lze lépe zviditelnit pomocí chemických
činidel – ninhydrinu a dusičnanu stříbrného.
Obecný postup práce je následující:
V rukavicích (!!) opatrně (abyste nedošlo k poškození nebo vzniku dalších otisků) zkoumané
předměty rozdělíme na plastové, kovové, skleněné nebo keramické (skupina 1), a na papírové
(nebo jiné nasákavé materiály, skupina 2). Vždy je připraveno od každého materiálu více
vzorků, aby mohly být vyzkoušeny všechny techniky.
Otisky prstů na materiálech ze skupiny A podrobíme nejprve daktyloskopickému zkoumání
pomocí prášků a zaznamenáme případné změny. Pracujeme velmi opatrně a prášek spíše
„sypeme“ než natíráme štětcem. Při příliš prudkém nanášení dojde k setření otisků nebo
k detekci pouze jejich částí.
Stejné materiály poté vložíme do vyvíjecí komory tak, aby se jejich plochy nedotýkaly stěn
nádoby. Vložíme dané činidlo a necháme cca 10-20 minut vyvíjet. Probíhá-li vyvíjení příliš
pomalu a nedochází ke zviditelnění otisků, je možné nádobu mírně zahřát (cca 40 -60 °C)
např. na vodní lázni. Zviditelnění otisků se projeví jako bílý povlak v případě kyanoakrylátu
nebo jako hnědočervené otisky v případě jódu).
Materiály ze skupiny B (především papír) položíme na pevnou podložku (např. plast nebo
sklo) v digestoři a stejnoměrně aplikujeme činidla pomocí rozprašovače. Nechte činidla
zaschnout, případně zkoumaný vzorek opatrně přeneste do sušárny a vysušte (při teplotě cca
80 – 120 °C). Neprojeví-li se zabarvení, je nutné sušení opakovat. V případě dusičnanu
stříbrného nanášeného na bílý podklad je potřeba vzorek nechat několik minut na světle nebo
použít UV lampu aby došlo k vyloučení elementárního stříbra a ztmavnutí otisku.
Vyhodnocení
Pokuste se nalézt nejvhodnější činidlo pro předložený materiál. Zviditelněné otisky
zaznamenejte (např. fotograficky nebo skenováním přes transparentní fólii).
Orientační zkouška na přítomnost krve
Orientační zkouška je nezbytnou součástí předcházejícím vlastní analýze. Je nutné potvrdit
nebo vyvrátit zdali se skutečně jedná o suspektní vzorek, neboť analýza bývá mnohdy
nákladná. Obvykle, pokud je to možné, se tato kvalitativní analýza provádí přímo na místě
činu, aby se zamezilo záměně vzorků. Ne vždy je to však možné, např. vzhledem k množství
vzorku, jeho lokalizaci (pevný povrch, látka či jiný materiál schopný sorpce činidel) apod.
Z mnoha typů kvalitativní analýzy krevních stop jsou zde uvedeny dvě nejběžnější
a nejjednodušší.
1. Činidlo na bázi luminolu
Luminol (neboli 5-amino-2,3-dihydroftalazin-1,4-dion) je luminofor (Obr. 3), při jehož
oxidaci v bazickém prostředí za katalýzy dochází k chemiluminiscenci, která je
charakteristická světle modrým zabarvením. Katalýza této oxidačně-redukční reakce je zde
zajištěna právě krevním barvivem - hemoglobinem, který je přítomen v krvi a krevních
stopách Orientační zkouška za pomoci luminolu má však svá omezení. Kromě hemoglobinu
mohou uvedenou reakci katalyzovat také ionty některých přechodných kovů, především Cu2+
a Co2+ nebo chlornanové anionty často přítomné v desinfekčních prostředcích (např. SAVO).
Bazické prostředí je možno zajistit různými způsoby, optimální pH je v rozmezí 9-10. Výběr
a použití pufru však závisí na celé řadě dalších faktorů, zejména nesmí žádná ze složek pufru
nijak interagovat se vzorkem nebo jeho částmi. Luminol je však látka velmi špatně rozpustná
ve vodných prostředích a svůj vliv zde hraje nejen pH ale i iontová síla roztoku.
Obr. 3: Struktura luminolu
2. Činidlo na bázi 3,3’,5,5’-tetramethylbenzidinu (TMB)
Deriváty benzidinu se peroxidem vodíku nebo jiným oxidačním činidlem oxidují na produkty
modré barvy, tzv. benzidinovou modř. Reakce je katalyzována buďto enzymaticky pomocí
peroxidas (POD) nebo látkami, které ve své molekule obsahují porfyrin hem s centrálním
atomem železa, tedy např. krevní barvivo hemoglobin. Pro účely kvalitativní orientační
analýzy používá 3,3’,5,5’-tertramethylbenzidin (TMB) v prostředí kyseliny octové nebo
kyselého pufru.
Obr. 4: Struktura 3,3’,5,5’-tetramethylbenzidinu
Úkol: Prokažte přítomnost krevních stop na předloženém vzorku
Pomůcky: plastové nádobky, kádinky, rozprašovač, mikrozkumavky, lodičky, váhy,
mikropipety.
Chemikálie: peroxid vodíku (30 %, v/v), kyselina octová, 3,3’,5,5’-tertramethylbenzidin
(TMB), luminol, uhličitan sodný, peroxoboritan sodný, voda, dimethylsulfoxid (DMSO).
Příprava činidel a postup:
1.) Luminol
Odvažte 100 mg luminolu do 50 ml kádinky a přidejte 9 ml deionizované vody. K vzniklé
suspenzi přidejte 0,5 g bezvodého uhličitanu sodného (Na2CO3) a důkladně promíchejte až do
rozpuštění (v případě že se všechen luminol nerozpustil, přidejte opět menší množství
uhličitanu).
Do mikrozkumavky odvažte 0,5 g peroxoboritanu sodného a doplňte na objem 1 ml
deionizovanou vodou a důkladně rozpusťte pomocí ultrazvukové lázně.
Před použitím činidla k analýze oba roztoky slijte a aplikujte buď do roztoku, o kterém
předpokládáte že obsahuje krev, nebo rozprašujte na krví znečištěný povrch (oděv, papír atd.).
Pozitivní zkouška se projeví viditelnou modrou fluorescencí, kterou je nutné pozorovat ve
tmě.
1. TMB
Na lodičce odvažte 5 mg tetramethylbenzidinu (TMB) a rozpusťte v 5 ml dimethylsulfoxidu
(DMSO). Připravte 50 ml základního roztoku ledové kyseliny octové o koncentraci
0,1 mol.dm-3. Poté smíchejte 1 ml TMB rozpuštěný v DMSO s 9 ml roztoku kyseliny octové
a dobře promíchejte.
Před analýzou přidejte k připravené směsi 5 µl 30% peroxidu vodíku a důkladně promíchejte.
Vzniklé činidlo aplikujte obdobně jako luminol (viz výše), pozitivní zkouška se projeví jasně
modrým (event. zeleným) zabarvením.
Použitá literatura
1. J. Pješčák a kol. Kriminalistika, Obzor, Bratislava 1981.
2. S. Bell, Forensic Chemistry, Prentice Hall, 2nd edition, 2012
3. J. Tesař, Soudní lékařství, Avicenum Praha 1976
Doplňující otázky
1. Jakým způsobem by bylo možné odebrat otisky prstů zemřelému?
2. K identifikaci krevních skvrn se ještě používá Bertrandova zkouška. Popište princip
této metody.