In-situ polymerized MXene@PDA nanocomposite for high- resolution simultaneous development of latent and blood fingerprints

In de stille nasleep van een misdaad is de meest zwijgzame getuige vaak een vingerafdruk. Deze afdrukken, die achterblijven wanneer een persoon een oppervlak aanraakt, zijn niet slechts vlekken van vet en zweet; ze zijn een complexe kaart van richels, lussen en minuscule poriën die een specifiek individu met bijna perfecte zekerheid kunnen identificeren. Voor forensisch onderzoekers is de uitdaging altijd het vinden van deze onzichtbare sporen geweest. Sommige vingerafdrukken zijn vers en vettig, terwijl andere oud, uitgedroogd of vermengd met bloed zijn, waardoor ze met het blote oog bijna onmogelijk te zien zijn. Om ze te onthullen, vertrouwen wetenschappers al lang op poeders en chemicaliën, maar veel van deze traditionele hulpmiddelen hebben beperkingen. Sommige zijn giftig voor de mensen die ze gebruiken, andere vervuilen het milieu, en veel slagen er niet in om de fijne details te tonen die nodig zijn om een zaak op te lossen, vooral wanneer het bewijs oud is of verborgen zit op moeilijke oppervlakken zoals plastic of leer. Het doel is altijd geweest om een materiaal te vinden dat veilig is, effectief op bijna elk oppervlak, en in staat is om de diepste lagen van detail te onthullen, zelfs bij vingerafdrukken die al maanden liggen.

Een team van onderzoekers heeft een nieuwe aanpak voor dit probleem ontwikkeld door een gespecialiseerd poeder te creëren dat is gemaakt van twee verschillende materialen die samenwerken. Ze begonnen met een stof genaamd MXene, een type tweedimensionaal materiaal dat bekend staat om zijn gelaagde structuur, waarna ze dit bedekten met een polymeer genaamd polydopamine. Deze coating is geïnspireerd op de natuurlijke adhesie-eiwitten die in mosselen worden gevonden, wat het materiaal een krachtig vermogen geeft om aan bijna alles te plakken. De onderzoekers mengden deze componenten samen in een eenvoudig proces, waardoor het polydopamine direct op de MXene-sheets kon groeien, wat resulteerde in een nanocomposietpoeder dat zowel veilig als zeer effectief is. Wanneer dit nieuwe poeder over een oppervlak wordt gestrooid, blijft het niet alleen bovenop liggen; het zoekt actief naar de microscopische resten die door een vinger zijn achtergelaten en hecht zich aan deze met een kracht die traditionele poeders niet kunnen evenaren.

De onderzoekers testten dit nieuwe poeder op een verscheidenheid aan oppervlakken, van glad glas en metaal tot ruw papier en leer. Ze ontdekten dat het poeder duidelijke, hoog-contrastafbeeldingen van vingerafdrukken kon onthullen op alle oppervlakken, inclus ook donkere, gebogen of poreuze oppervlakken. Wat deze ontdekking bijzonder significant maakt, is het niveau van detail dat het kan ontsluiten. Het poeder was in staat om niet alleen het algemene patroon van de richels te tonen, maar ook de kleine vertakkingspunten en zelfs de microscopische poriën die zelf op de richels liggen. Deze fijne details zijn cruciaal voor forensische identificatie, maar gaan vaak verloren bij oudere methoden. Het team bevestigde dat het poeder werkt vanwege een complex web van onzichtbare krachten, waaronder elektrische aantrekkingskrachten en chemische bindingen, die zich vormen tussen het poeder en de natuurlijke oliën, eiwitten en zuren die in het residu van de vingerafdruk aanwezig zijn.

Misschien wel de meest indrukwekkende test van het vermogen van het materiaal was het onthullen van vingerafdrukken die zeer lang geleden waren achtergelaten. In een gecontroleerd experiment lieten de onderzoekers vingerafdrukken achter op glazen objecten en wachtten ze tot deze verouderden onder normale kamertemperatuur. Terwijl veel standaardpoeders na een paar weken geen spoor meer zouden vinden, slaagde dit nieuwe materiaal erin om vingerafdrukken te visualiseren die dertig dagen oud waren, en zelfs die die negentig dagen oud waren. Zelfs na drie maanden, wanneer het residu was uitgedroogd en aanzienlijk was afgenomen, slaagde het poeder er nog steeds in om zich aan de resterende sporen te hechten en een beeld te produceren dat duidelijk genoeg is voor analyse. Dit suggereert dat het materiaal een extreem lage detectiegrens heeft, wat betekent dat het bewijs kan vinden dat er nauwelijks nog is.

De studie onderzocht ook een gevaarlijker type bewijsmateriaal: vingerafdrukken achtergelaten in bloed. Bij gewelddadige misdrijven laten verdachten vaak afdrukken achter die gemengd zijn met bloed, wat moeilijk te ontwikkelen kan zijn zonder het DNA of het patroon te vernietigen. De onderzoekers ontdekten dat hun nieuwe poeder uitzonderlijk goed werkte op deze met bloed bevlekte afdrukken. Omdat de polydopamine-coating is ontworpen om stevig aan eiwitten en aminozuren te plakken, haakte het met grote precisie aan het bloedresidue. Dit stelde onderzoekers in staat om het volledige patroon van de afdruk te zien, inclusief de kern en de kleine details, zonder de noodzaak van harde chemicaliën die het biologische bewijsmateriaal zouden kunnen beschadigen. In tegen tegenstelling tot sommige oudere methoden die vertrouwen op giftige oplosmiddelen, is dit nieuwe poeder gemaakt van materialen die biocompatibel zijn en natuurlijk kunnen afbreken, wat het risico voor de onderzoekers die het bewijsmateriaal hanteren vermindert.

Om te verzekeren dat de resultaten niet slechts een kwestie van visuele impressie waren, gebruikten het team computersoftware om het contrast tussen de richels van de vingerafdruk en het achtergrondoppervlak te meten. Ze ontdekten dat het nieuwe poeder een veel scherper beeld produceerde dan alleen MXene-poeder, wat bewees dat de polydopamine-coating de sleutel tot het succes was. Ze ontdekten echter ook dat er een limiet is aan hoeveel coating nuttig is. Als er te veel van het coatingmateriaal wordt toegevoegd, begint het ook aan het achtergrondoppervlak te plakken, wat het beeld wazig maakt. Het team bepaalde dat een specifieke balans, waarbij de coating zestig procent van het mengsel per gewicht uitmaakt, de duidelijkste resultaten bood. Deze precieze afstemming zorgt ervoor dat het poeder alleen hecht waar het moet, waardoor de helderheid van het bewijs wordt gemaximaliseerd.

De implicaties van dit werk reiken verder dan het laboratorium. Voor forensisch onderzoekers die op een plaats delict werken, is het hebben van een hulpmiddel dat veilig te gebruiken is, op bijna elk oppervlak werkt en oude of bloederige afdrukken kan vinden, een aanzienlijk voordeel. Het materiaal vereist geen complexe apparatuur of gevaarlijke chemicaliën, wat het geschikt maakt voor snelle inzet in het veld. Door de structurele eigenschappen van MXene te combineren met de kleverige aard van polydopamine, hebben de onderzoekers een veelzijdig instrument gecreëerd dat de kloof overbrugt tussen geavanceerde nanotechnologie en praktische politiewerkzaamheden. Hoewel de studie zich richtte op de ontwikkeling van het materiaal en de prestaties ervan in gecontroleerde omgevingen, suggereren de resultaten een veelbelovend pad vooruit voor het verbeteren van hoe de samenleving een van haar meest vitale stukken bewijsmateriaal herstelt en analyseert. Het vermogen om het onzichtbare te zien, zelfs nadat de tijd is verstreken, blijft een van de krachtigste middelen in de zoektocht naar rechtvaardigheid.