表面功能化的納米金顆粒用于潛在指紋顯現的方法

專利名稱：表面功能化的納米金顆粒用于潛在指紋顯現的方法
技術領域：
本發明屬于痕量檢測技術領域，具體涉及表面功能化的納米金顆粒用于潛在指紋顯現 的方法。
背景技術：
指紋具有人各不同，終生不變和觸物留痕的特點，因此，在刑事訴訟過程中起著重要 的證據作用。科學正確地發現、提取、顯現鑒定指紋對于開展偵査工作、懲治犯罪具有重 要的實踐作用。指紋鑒定是進行個人識別的最可靠的方法之一，在法庭科學中，在事故的 調査和處理中，通過提取指紋往往能提供確切的身份識別。并且隨著計算機技術的普及和 指紋自動識別系統的應用，指紋技術正在和即將在人們的生活中得到越來越廣泛應用。自1877年，法國醫生Aubert利用硝酸銀顯現出紙上的汗液指紋以來，指紋顯現已成 為一門綜合運用物理、化學、生物等學科知識和技術的專業技術。目前應用于現場生物印 跡顯現的方法主要有光學顯現法、物理顯現法和化學顯現法。這些方法的共同弱點是靈 敏度低，其中有的方法應用后對DNA測試的靈敏度和結果產生干擾。已有的顯現試劑和顯 現方法依然存在隱患，如采取刷顯法時懸浮于空氣中的小粒度粉塵、某些有致癌作用的熒 光染料以及熏顯法時物質分解反應產生的有毒有害氣體，它們均對專業技術人員的身體健 康造成嚴重危害。目前應用最廣泛的粉沫法，這種方法的致命弱點是不能對陳舊指紋進行 顯現。新型氣化劑的研制由于受安全性和成本的限制，還沒有取得突破性進展。目前使用 的光致發光技術同時產生的背景熒光對常規的光致發光生物印跡識別的干擾很大，難達到 預期的要求。因此無毒化和高靈敏度現場生物印跡顯現技術的研發已成為法庭科學研究的 重點和世界各國刑事技術人員的努力方向。對于潛在指紋中的有機物成分，如油脂、氨基酸、維他命等，由于質量過小(納克級)， 所以在相當多的情況下，要求采用的顯現方法應當具備特別高的靈敏度。功能化的納米金 顆粒能與指紋中的油脂類、氨基酸類物質吸附，利用納米材料的尺寸效應結合功能化基團 的識別功能(并結合其功能化基團之間的識別作用)，來準確地顯現時間較久，遭受浸泡或破壞的指紋，從而將可顯現識別的指紋范圍擴大。本發明提出利用功能化的納米金顆粒結合銀染法對潛在指紋進行顯現的方法。發明內容本發明的目的是提供表面功能化的納米金顆粒用于潛在指紋顯現的方法，方法簡單、 快速、靈敏度高；對操作者無毒副作用，不借助儀器即可實現的潛在指紋顯現方法。本發明提供不同表面功能化的納米金顆粒(探針1、探針2、探針3、探針4)用于潛在指 紋顯現的方法。其中，探針1為垸基硫醇修飾疏水化的納米金顆粒；探針2為表面活性劑 十六垸基三甲基溴化銨(CTAB)保護的疏水化的納米金顆粒；探針3為CTAB保護的水溶性的納米金顆粒；探針4為L-半胱氨酸保護的水溶性納米金顆粒。本發明的方案是表面功能化的納米金顆粒(探針l、探針2、探針3、探針4)，與潛 在指紋中殘留汗液中的成分發生吸附、靜電作用或縮合反應，然后利用銀染法，使潛在指 紋樣品在銀染液中顯色，將與指紋中成分識別的納米金顆粒信號放大，被還原的銀顆粒在 樣品指紋的紋路處沉積從而呈現黑色，形成可裸眼觀察到清晰的指紋圖像。一、 硫醇修飾金納米顆粒即探針1的制備及顯現方法探針1的制備室溫下，20~50 mmol/L的氯金酸水溶液與40-80 mmol/L四辛基溴化 銨的甲苯溶液混合并攪拌，相轉移試劑四辛基溴化銨將氯金酸完全轉移到有機相甲苯中； 然后在有機相中加入十二或十八垸基硫醇；伴隨劇烈的攪拌，將新配制的0.1 0.4mol/L的 硼氫化鈉冰水溶液緩慢地加入到混合溶液中，繼續攪拌2 3h后將有機相分離出來，在30 50 。C條件下旋轉蒸發剩余溶液，然后加入乙醇并放置在-18~20 。C靜置2 4 h，得到的紫黑 色沉淀便是疏水化的垸基硫醇保護的金納米顆粒(探針l)。指紋顯現方法在室溫下，將探針1按重量體積比0.01~0.05% (w/v)濃度分散到石油 醚中制成膠體金，使印有潛在指紋的A4紙樣品經水浸泡2~5 min后，放入膠體金中浸泡 5 15min，取出樣品用清水漂洗，然后浸入配好的銀染液中，數分鐘后(如5min)取出晾 干，樣品中潛在指紋顯現并能直接通過裸眼觀察。二、 十六院基三甲基溴化銨(CTAB)功能化的膠體金(探針2、探針3)的制備及指 紋顯現方法(一)表面活性劑CTAB修飾的疏水化的膠體金即探針2:室溫下，將2mM十六烷 基三甲基溴化銨甲苯或氯仿溶液與0.5~5%的氯金酸水溶液混合，劇烈攪拌2 5min后，靜 止分層，分離出有機層至于另一容器中；在剩余的氯金酸水溶液中再加入十六垸基三甲基溴化銨甲苯或氯仿溶液仍可以使氯金酸水溶液繼續相轉移至有機溶劑中，重復以上的過程 可使氯金酸水溶液全部被轉移到有機相中；在攪拌下向含有氯金酸的甲苯(或氯仿)溶液 中逐滴加入0.1M硼氫化鈉冰水溶液，直至黃色的甲苯溶液變為紅色，得到CTAB保護的 疏水化的膠體金(探針2)。指紋顯現方法在室溫下，印有潛在指紋的A4紙樣品先在水中浸泡2 5min后，放入 探針2浸泡5 15min，取出樣品用清水漂洗后浸入銀染液中，數分鐘(如5min)后取出晾 干。(二)表面活性劑CTAB修飾的金溶膠即探針3:室溫下，5xlO—4 10—3M氯金酸與 0.01 0.02MCTAB的水溶液混合并攪拌；加入0.01 ~0.1M硼氫化鈉冰水溶液還原，得到淺 紅色CTAB保護的納米金溶膠(探針3)。指紋顯現方法潛在指紋樣品先在石油醚中浸泡后，放入探針3中浸泡5~15 min，取 出樣品用石油醚清洗后浸入銀染液中，數分鐘(如5min)后取出晾干，即得到顯現的指紋。三、半胱氨酸功能化的納米金溶膠即探針4制備及顯現方法室溫下，氯金酸水溶液在劇烈攪拌下被硼氫化鈉冰水溶液還原，接著加入L-半胱氨酸水溶液，繼續攪拌10-30 min，得到L-半胱氨酸功能化的膠體金。指紋顯現方法與探針2相同，只是探針4代替探針2。本發明利用功能化的納米金顆粒作為探針識別目標，結合銀染法來擴增納米金顆粒識 別的信號，達到顯現清晰指紋的目的。功能化的納米金顆粒先與潛在指紋中的油脂類、氨 基酸類等物質作用，然后在對苯二酚還原劑存在的條件下，納米金顆粒可催化Ag+被還原 成Ag 產生的銀納米顆粒包覆金顆粒周圍，使納米金顆粒識別信息被擴大，潛在指紋得 以顯現并能直接通過裸眼觀察。與傳統方法相比本發明具有如下優點1、 方法簡單、快速、選擇性好；探針反應過程簡單、易操作。2、 不借助儀器(裸眼觀察)即可識別顯現潛在指紋；所有得到的顯現指紋在自然光下 即可直接拍照取數據。3、 探針易保存；可重復使用多次，每次操作只需新配制銀染液即可，儲存時，探針l、 探針2通常在4'C條件下保存幾個月不發生變化，探針3、探針4在常溫下保存即可。4、 指紋圖像與基底對比清晰，保留時間長。5、 探針使用安全，對操作者無毒副作用。本發明提供的新型指紋顯現試劑及其顯現方法，使用表面修飾的納米金溶膠作為潛在 指紋顯現的探針，靈敏度高，易操作，選擇性好，對操作者無毒副作用，應用前景好。


附圖1、為探針1用于潛在指紋顯現得到的指紋圖像; 附圖2、為探針1用于潛在指紋顯現得到的指紋圖像; 附圖3、為探針2用于潛在指紋顯現得到的指紋圖像; 附圖4、為探針2用于潛在指紋顯現得到的指紋圖像; 附圖5、為探針3用于潛在指紋顯現得到的指紋圖像;附圖6、為探針4用于潛在指紋顯現得到的指紋圖像。
具體實施方式
實施例1:硫醇修飾納米金顆粒即探針1的制備及指紋顯現方法一 (一)十二烷基硫醇修飾納米金 顆粒的制備(1) 室溫下，30 mmol/L的氯金酸水溶液與50 mmol/L的四辛基溴化銨的甲苯溶液混合 并攪拌，直到氯金酸被完全轉移到有機相甲苯中；(2) 在有機相中加入十二烷基硫醇；G)伴隨劇烈的攪拌，將新配制的0.4mol/L的硼氫化鈉冰水溶液緩慢地加入到混合溶 液中，繼續攪拌3h后將有機相分離出來；(4)在40 。C條件下旋轉蒸發剩余溶液，然后加入乙醇并放置在-18 。C保持4 h，得到 的紫黑色沉淀便是疏水化的十二垸基硫醇保護的金納米顆粒。指紋顯現過程在室溫下，將探針1 (十二垸基硫醇功能化的金納米顆粒)按0.05% (w/v) 濃度分散到石油醚中，制成膠體金，使印有潛在指紋的A4紙樣品經水浸泡2min后，放入 膠體金中浸泡5-10min，取出樣品用清水漂洗，然后浸入配好的銀染液中，約5min后取 出晾干，樣品中潛在指紋顯現并能直接通過裸眼觀察，在自然光下即可直接拍照取數據(附 圖1)。銀染液的配制方法(1)10mL檸檬酸緩沖溶液pH二3.5; (2)對苯二酚1 g溶于30mL水中；(3) 0.2-0.4g的硝酸銀(或醋酸銀)溶于2mL水中；(4)前二種溶液完全溶解后混合，在臨用前加入硝酸銀溶液。 實施例2:硫醇修飾納米金顆粒即探針1的制備及指紋顯現方法一 (二)十八烷基硫醇修飾的納米金顆粒的制備及指紋顯現方法除了用十八烷基硫醇代替十二垸基硫醇以外，其余制備 過程與十二烷基硫醇保護的金納米顆粒的制備過程相同；指紋顯現過程與十二烷基硫醇功能化的納米金顆粒相同(附圖2)。 實施例3:表面活性劑CTAB修飾的疏水化的膠體金即探針2的制備及指紋顯現過程制備(l)室溫下，將2mM十六烷基三甲基溴化銨甲苯溶液與1%的氯金酸水溶液混 合，劇烈攪拌5 min后，靜止分層，分離出甲苯層至另一容器中；(2)在剩余的氯金酸水 溶液中再加入同濃度的十六垸基三甲基溴化銨甲苯溶液仍可以使氯金酸水溶液轉移到有機 溶劑甲苯中，重復以上的過程可以使氯金酸水溶液全部被轉移到甲苯中；(3)在攪拌下向 含有氯金酸的甲苯溶液中逐滴加入0.1M硼氫化鈉冰水溶液，直至黃色的甲苯溶液變為紅 色，得到CTAB保護的疏水化的膠體金(探針2)。指紋顯現過程在室溫下，印有潛在指紋的A4紙樣品先在水中浸泡2min后，放入探 針2浸泡5 15min，取出樣品用清水漂洗后浸入銀染液中，約5 min后取出晾干(附圖3)。用三氯甲烷代替甲苯作為溶劑，按上述實驗過程也可得到CTAB保護的疏水化的膠體 金(探針2),指紋顯現過程與甲苯溶劑探針2相同(附圖4)。實施例4:表面活性劑CTAB修飾的金溶膠即探針3的制備及指紋顯現過程-制備(1)室溫下，5xlO—"M氯金酸與0.02MCTAB的水溶液混合并攪拌；(2)加入 O.OIM硼氫化鈉冰水溶液還原，得到淺紅色CTAB保護的納米金溶膠(探針3)。指紋顯現過程潛在指紋樣品先在石油醚中浸泡后，放入探針3中浸泡5-10min，取 出樣品用石油醚清洗后浸入銀染液中，約5min取出晾干，即得到顯現的指紋(附圖5)。實施例5:半胱氨酸功能化的納米金溶膠即探針4的制備及指紋顯現方法制備室溫下，1(^M的氯金酸水溶液在劇烈攪拌下被0.01g硼氫化鈉冰水溶液還原， 接著加入2xl()4ML-半胱氨酸水溶液，繼續攪拌20min，得到L-半胱氨酸功能化的膠體 金(探針4)。指紋顯現過程潛在指紋樣品先經水浸泡2min后，放入探針4中浸泡5-10min，取 出樣品用清水漂洗后，浸入配好的銀染液中，約5min后取出晾干，即得到顯現的指紋(附 圖6)。
權利要求
1. 硫醇修飾納米金顆粒探針1的制備方法，其特征是室溫下，20～50mmol/L的氯金酸水溶液與40～80mmol/L四辛基溴化銨的甲苯溶液混合并攪拌，相轉移試劑四辛基溴化銨將氯金酸完全轉移到有機相甲苯中；然后在有機相中加入十二或十八烷基硫醇；伴隨劇烈的攪拌，將新配制的0.1～0.4mol/L的硼氫化鈉冰水溶液緩慢地加入到混合溶液中，繼續攪拌2～3h后將有機相分離出來，在30～50℃條件下旋轉蒸發剩余溶液，然后加入乙醇并放置在-18～20℃靜置2～4h，得到的紫黑色沉淀便是疏水化的烷基硫醇保護的金納米顆粒探針1。
2、如權利要求1的硫醇修飾金納米顆粒探針1的制備方法，其特征是-(1) 室溫下，30 mmol/L的氯金酸水溶液與50 mmol/L的四辛基溴化銨的甲苯溶液混合 并攪拌，直到氯金酸被完全轉移到有機相甲苯中；(2) 在有機相中加入十二垸基硫醇；(3) 伴隨劇烈的攪拌，將新配制的0.4 mol/L的硼氫化鈉冰水溶液緩慢地加入到混合溶 液中，繼續攪拌3h后將有機相分離出來；(4) 在40。C條件下旋轉蒸發剩余溶液，然后加入乙醇并放置在-18。C保持4h，得到 的紫黑色沉淀便是疏水化的十二烷基硫醇保護的金納米顆粒探針1。
3、 如權利要求1的硫醇修飾金納米顆粒探針1用于指紋顯現方法，其特征是在室溫 下，將探針1按重量體積比0.01~0.05%濃度分散到石油醚中制成膠體金，使印有潛在指紋的 A4紙樣品經水浸泡2 5 min后，放入膠體金中浸泡5~15 min，取出樣品用清水漂洗，然后 浸入配好的銀染液中，數分鐘后取出晾干，樣品中潛在指紋顯現并能直接通過裸眼觀察；銀染液的配制方法(1) 10mL檸檬酸緩沖溶液pH-3.5; (2)對苯二酚1 g溶于30 mL水中；(3) 0.2-0.4g的硝酸銀或醋酸銀溶于2 mL水中；(4)前二種溶液完全溶解后混合， 在臨用前加入硝酸銀溶液。
4、 表面活性劑CTAB修飾的疏水化的膠體金探針2的制備方法,其特征是室溫下，將2 mM十六垸基三甲基溴化銨甲苯或氯仿溶液與0.5~5 %的氯金酸水溶液混合，劇烈攪拌 2-5min后，靜止分層，分離出有機層至于另一容器中；在剩余的氯金酸水溶液中再加入十 六垸基三甲基溴化銨甲苯或氯仿溶液仍可以使氯金酸水溶液繼續相轉移至有機溶劑中，重復 以上的過程可使氯金酸水溶液全部被轉移到有機相中；在攪拌下向含有氯金酸的甲苯或氯仿 溶液中逐滴加入0.1M硼氫化鈉冰水溶液，直至黃色的甲苯溶液變為紅色，得到CTAB保護的疏水化的膠體金探針2。
5、如權利要求4的表面活性劑CTAB修飾的疏水化的膠體金探針2用于指紋顯現的方法，其特征是在室溫下，印有潛在指紋的A4紙樣品先在水中浸泡2 5 min后，放入探針 2浸泡5 15min，取出樣品用清水漂洗后浸入銀染液中，數分鐘后后取出晾干。
6、 表面活性劑CTAB修飾的金溶膠即探針3的制備方法,其特征是:室溫下，5x10—4~10—3M 氯金酸與0.01 0.02 M CTAB的水溶液混合并攪拌;加入0.01 ~0.1M硼氫化鈉冰水溶液還原， 得到淺紅色CTAB保護的納米金溶膠探針3。
7、 如權利要求6的表面活性劑CTAB修飾的金溶膠即探針3用于指紋顯現的方法，其 特征是潛在指紋樣品先在石油醚中浸泡后，放入探針4中浸泡5 15min，取出樣品用石油 醚清洗后浸入銀染液中，數分鐘后取出晾干，即得到顯現的指紋。
8、 半胱氨酸功能化的納米金溶膠探針4制備方法其特征是室溫下，氯金酸水溶液在劇烈攪拌下被硼氫化鈉冰水溶液還原，接著加入L-半胱氨酸水溶液，繼續攪拌10 30min，得到L-半胱氨酸功能化的膠體金探針4。
9、 如權利要求7的半胱氨酸功能化的納米金溶膠探針4用于指紋顯現的方法，其特征 是用半胱氨酸功能化的納米金溶膠探針4代替表面活性劑CTAB修飾的疏水化的膠體金探 針2，其余與權利要求5相同。
全文摘要
本發明屬于痕量檢測技術領域，具體涉及表面功能化的納米金顆粒用于潛在指紋顯現的方法。本發明提供不同表面功能化的納米金顆粒(探針)用于潛在指紋顯現的方法。分別為烷基硫醇修飾疏水化的納米金顆粒、表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)保護的疏水化的納米金顆粒、CTAB保護的水溶性的納米金顆粒及L-半胱氨酸保護的水溶性納米金顆粒。探針與潛在指紋中殘留汗液中的成分發生吸附、靜電作用或縮合反應，然后利用銀染法，使潛在指紋樣品在銀染液中顯色，將與指紋中成分識別的納米金顆粒信號放大，被還原的銀顆粒在樣品指紋的紋路處沉積從而呈現黑色，形成可裸眼觀察到清晰的指紋圖像。方法簡單、快速、靈敏度高；無毒副作用。
文檔編號A61B5/117GK101268946SQ20081005067
公開日2008年9月24日 申請日期2008年4月30日 優先權日2008年4月30日
發明者蘭亞乾, 芳 柴, 王春剛, 蘇忠民 申請人:東北師范大學