刑侦界的“福尔摩斯”——拉曼光谱技术| 前沿应用

2020-12-11 16:27:11, HORIBA HORIBA（中国）

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无论什么时候，刑侦悬疑类的英美剧总是深受欢迎，《神探夏洛克》、《妙警贼探》、《犯罪现场调查》，一批剧迷拥趸熬夜刷剧成为日常，剧中警方高超的侦查手段和精密的破案设备，也让观众大呼过瘾。其中这些手法并非只有在影视作品中才存在，实际的刑侦过程中，惊险刺激程度不下于电视剧，而这些都得益于检测技术的快速发展。

光谱技术作为目前刑侦领域应用较多的技术，其出现大幅降低了犯罪现场调查难度，加快案件侦破速度，使得法医从业者、科学家们可以做一些过去被认为是电视剧中才会出现的事情。现在，让我们跟随伊戈尔.莱德涅夫博士的研究，看看他的团队是如何将拉曼光谱应用于体液和残留物检测，从而加快侦破案件速度。

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体液识别新方法

小知识普及一下，犯罪现场的体液包括血液、唾液、精液、阴道分泌物、汗液和尿液等。体液是DNA证据的主要来源，也是确定犯罪嫌疑人的有效生物样本。目前，警方使用各种生化检测来探测和识别体液。但这些检测方法存在很多缺点，如：测试都是推测性的，需要在实验室进行更多的确认性测试；对测试样品都有破坏性等。最重要的是, 所有这些测试都针对特定类型的体液，而不是针对所有种类的体液进行通用测试。

伊戈尔.莱德涅夫

纽约州立大学奥尔巴尼分校

基于这个背景，纽约州立大学奥尔巴尼分校化学系莱德涅夫教授，使用拉曼光谱开发出了一种通用的验证性测试，且这种测试是无损的，适用于所有主要种类体液。

莱德涅夫和同事首先对所有主要种类的体液进行拉曼光谱检测，并根据不同体液的拉曼光谱，建立对应数据库。同时他们还开发出一款自动化软件，只需将体液样本放置在无干扰的铝箔基板上，就可以测得该体液样本的拉曼光谱并根据已有数据库识别出大多数体液信息。

对于那些案发现场常见的已经干了的体液，莱德涅夫教授和他的团队也在积极开发新软件，期望实现在不接触生物样本的情况下对其进行拉曼检测，获取体液信息。目前莱德涅夫团队努力将这项研究大面积推广。

那么，如何利用检测出的体液信息呢？一方面可以将体液信息与人口特征结合，比如通过分析体液的拉曼光谱得出犯罪嫌疑人的性别、种族、年龄等生物特征，进而缩小嫌疑人的范围。另一方面，通过分析体液的拉曼光谱, 可确定体液的形成时间或血迹流下的时间，以此来确定犯罪时间，为警方提供有效信息。

伊戈尔.莱德涅夫博士和他的同事正在进行体液分析

作案枪支现原型

枪弹残留物是确认罪犯的另一种重要方式，警方可根据枪弹残留物来判断犯罪枪支从而搜寻这一犯罪工具。

目前警方主要通过检测枪弹残留物中的铅、钡和锑三元素组合来确定枪支类型，因为自然环境中很少有这三种元素的组合。但出于环保考虑，近年来生产的一些弹药中去除了铅，只留下自然界中常见的钡和锑元素以及部分未燃烧的火药，这使得铅钡锑元素组合已经不能用于直接判定枪支类型。

基于此背景，研究人员利用拉曼光谱对枪弹残留物进行表征，从而判定枪支类型。莱德涅夫表示：“拉曼光谱就像化学物质的指纹一样，通过拉曼光谱能够分析分子的化学成分、确定分子组成，它比元素分析具体得多，准确性也更高，在通过枪弹残留物来匹配作案工具这一应用方面是很好工具。”

确认并找到犯罪枪支后，警方就能够根据枪支上遗留的指纹、汗液等一系列特征来搜索并匹配犯罪嫌疑人，最终确认案犯。

伊戈尔.莱德涅夫博士和同事

犯罪现场快速侦察

莱德涅夫团队利用拉曼光谱从体液和残留物入手侦破案件的这项技术已经获得了专利, 但还没有提供给从业者。过去12年里，美国司法部不断向他们提供资金资助，用于此项技术的开发完善。

未来，莱德涅夫和他的团队希望进一步实现拉曼光谱仪器从桌面仪器到可带入犯罪现场的手持仪器的转变，提高检测的便利性。

“在后续工作中，我们需要与HORIBA合作，定制仪器及配套软件，让警方只需按下按钮即可获得结果。预计3到5年内可将一台商用设备交给警方验证。” 莱德涅夫表示。

莱德涅夫的实验室主要利用XploRA™ PLUS共聚焦拉曼显微镜和LabRAM HR Evolution共焦显微拉曼光谱仪来进行相关开发，XploRA PLUS集成度高，易于操作并且非常稳定，LabRAM HR Evolution分辨率高，可实现纳米级表征，且搭载不同模块可以扩充应用范围，两者的联合使用给莱德涅夫的研究带来很大便利。