探寻指纹显现新策略：水基 1,2 - 茚满二酮水凝胶的惊艳登场

为解决 HFE - 7100 被淘汰后 1,2 - 茚满二酮（IND）指纹处理溶剂的替代问题，研究人员开展水基 IND 水凝胶研究。结果显示，水凝胶能显现指纹，但性能有待提升。该研究为指纹处理提供新方向，具有重要意义。

　　在法医科学的指纹鉴定领域，一直以来都面临着诸多挑战。以往，使用 1,2 - 茚满二酮（IND）和氯化锌（ZnCl₂）来开发纸上指纹是一种常用的证据收集方法，其中 HFE - 7100 作为主要的载体溶剂，因其不易燃、无毒的特性，在全球范围内被广泛应用。但随着环保意识的增强和对化学物质监管的日益严格，HFE - 7100 的生产和供应出现了问题。3M 公司宣布将在 2025 年底停止生产 HFE - 7100，欧洲化学署（ECHA）也提议在 2026 年中期禁止生产和使用全氟和多氟烷基物质（PFAS），而 HFE - 7100 正是这类物质，其全球变暖潜能值（GWP）为 320 ，这使得寻找新的 IND 配方迫在眉睫。

在此背景下，研究人员开始探索新的替代溶剂。目前提出的一些替代溶剂，如 Solstice? PF、石油醚等，都存在明显的缺点。Solstice? PF 成本高昂，沸点低至 19°C，储存和运输都极为不便；石油醚则易燃易爆，还具有生殖毒性，吸入后可能导致嗜睡、头晕，长期或反复接触甚至会损害器官。这些问题严重限制了它们在实际中的应用。

为了解决这些难题，来自国外（具体为相关研究团队未明确单一机构，涉及多个研究人员共同参与研究）的研究人员开展了一项关于水基、不可燃的黄原胶水凝胶承载 1,2 - 茚满二酮用于指纹检测的研究。该研究成果发表在《Forensic Chemistry》杂志上，为指纹处理领域带来了新的希望。

研究人员在研究过程中，运用了多种关键技术方法。在材料准备方面，使用了 1,2 - 茚满二酮、黄原胶、乙醇等多种化学试剂。对于指纹样本，采用了自然指纹，由四位不同年龄和性别的捐赠者提供，且在沉积指纹前有严格的要求，以确保样本的一致性。在指纹开发处理上，通过制备水凝胶和石油醚两种不同配方的试剂处理指纹样本，并使用特定的摄影设备和光源对处理后的指纹进行拍摄记录。此外，还采用了一系列优化实验和验证研究，如调整水凝胶中乙醇浓度、添加不同成分以及进行大规模的验证研究等，以评估水凝胶的性能。

下面来看具体的研究结果：

1. 1,2 - 茚满二酮水凝胶合成：由于 1,2 - 茚满二酮水溶性差，研究人员选择乙醇作为共溶剂与黄原胶制备水凝胶。实验发现，40% 乙醇（v/v）的凝胶效果最佳，其干燥速度快且不影响凝胶粘度。添加氯化锌和乙酸会影响凝胶的一致性，导致指纹模糊，因此后续优化中不再使用这两种物质。同时，研究还发现，水凝胶在 150°C 加热时，指纹荧光强度在后续 24 小时内会增强，延迟 5 - 24 小时拍照可增加指纹与背景的对比度，但 48 小时后荧光强度会衰减。新鲜制备的水凝胶对指纹显现效果最好，老化一周的水凝胶荧光强度明显降低。将优化后的水凝胶与石油醚配方的 IND - Zn 试剂对比，最初石油醚试剂荧光更强，但 24 小时后，水凝胶处理的指纹荧光强度与之接近。而且，水凝胶能保留指纹摩擦嵴细节，而类似配方的自由流动溶液则会使指纹完全模糊。
2. 验证研究：研究人员进行了一项包含 1920 个自然指纹的验证研究，指纹分别沉积在复印纸和 lined 纸上，老化一天或一周后，用 IND 水凝胶和石油醚 IND - Zn 试剂处理。结果显示，石油醚 IND - Zn 试剂处理的指纹获得的 CAST 评分（用于评估指纹质量的评分体系）更高。在复印纸上，老化一天后，29% 的 IND 水凝胶处理的指纹 CAST 评分为 3 和 4，而石油醚 IND - Zn 试剂处理的指纹这一比例为 72%；老化一周后，两者比例分别为 29% 和 61%。在 lined 纸上也呈现类似趋势。此外，研究还发现底物对结果有影响，复印纸上的指纹 CAST 评分高于 lined 纸，这是因为 lined 纸在特定光照下背景发射更强，降低了指纹与背景的对比度。同时，手动涂抹水凝胶的方式会导致指纹开发质量不稳定，出现模糊和条纹缺陷等问题。而且，去除氯化锌可能对非常微弱的指纹产生不利影响，使用水凝胶处理指纹后需要等待其荧光达到最强，这也给实际操作带来了一些困难。
3. 节俭法医学评估：研究人员使用节俭法医学评估工具对 IND 水凝胶和石油醚 IND - Zn 试剂进行评估。从性能上看，石油醚试剂表现更优，因此 IND 水凝胶在这一项得分为 - 2。但在可及性和可用性方面，乙醇和黄原胶比石油醚更易获取且成本更低，IND 水凝胶得分为 + 1；成本方面，IND 水凝胶也更具优势，得分为 + 2；安全性上，IND 水凝胶不易燃，消除了使用石油醚时对通风橱的需求，得分为 + 2；在操作简单性上，由于水凝胶需要新鲜制备且手动涂抹，相比之下较为复杂，得分为 - 1。综合各项得分，IND 水凝胶总分为 + 2，表明其具有一定的应用潜力，但目前性能仍有待提高。

综合研究结论和讨论部分，该研究为水基 1,2 - 茚满二酮在纸上指纹开发中的应用奠定了基础。尽管 IND 水凝胶目前在性能上还不如石油醚 IND - Zn 试剂，但它在成本、安全性和可及性方面具有显著优势，对于资源有限的地区和发展中国家来说极具吸引力。未来的研究可以聚焦于改进水凝胶的涂抹方法，提高其在纸上的性能一致性；探索甲基化酒精等非常规乙醇来源对水凝胶凝胶化的影响；研究添加螯合剂稳定氯化锌或进行氯化锌后处理等方法，以进一步提升水凝胶的整体性能。不过，目前的研究存在一定局限性，如仅使用了四位指纹捐赠者和两种纸张底物，无法完全反映现实场景的复杂性，后续还需要进行更多的研究，如 Phase 3 研究，才能将这些材料真正应用于实际的法医工作中。这项研究为指纹处理领域开辟了新的研究方向，有望在未来实现更安全、更经济、更高效的指纹检测技术的突破。