指紋，即是表皮上突起的紋線。由于人的指紋是遺傳與環(huán)境共同作用產(chǎn)生的，因而指紋人人皆有，卻各不相同。由于指紋重復(fù)率極小，大約150億分之一，故其稱為“人體身份證”。潛在指紋（Latent fingerprints，LFP）是由于手指被汗毛孔分泌的汗液所覆蓋，因此它們是由手指觸摸物體而形成的。即使徹底擦干手，也很可能會(huì)將LFP留在他接觸的地方，尤其是光滑表面的物體，LFP是犯罪現(xiàn)場最常見的指紋類型，肉眼幾乎看不見。因此，LFP的發(fā)展對(duì)于解決刑事案件至關(guān)重要。
目前用于LFP可視化的方法具有很明顯的局限性，例如毒性大、可能對(duì)LFP造成破壞、適用場景少，并且往往達(dá)不到level 3的高對(duì)比度和分辨率（3級(jí)詳細(xì)信息是指紋的微觀詳細(xì)信息，主要包括脊邊緣的形狀以及脊和孔的寬度）的顯影效果。
基于以上問題，武漢光電國家研究中心的李沖教授與華中科技大學(xué)的朱明強(qiáng)教授合作，開發(fā)出了一種新型的用于LFP可視化的AIE分子，具有制備與操作簡單、無毒、分辨率高（LEVEL 3）以及適用于多場景的特點(diǎn)，30 s內(nèi)便能形成具有高對(duì)比度和分辨率的清晰指紋圖案。相關(guān)成果以“Real-Time Fluorescence In Situ Visualization of Latent FingerprintsExceeding Level 3 Details Based on Aggregation-Induced Emission”為題發(fā)表在《JACS》上。
圖文解析
1、TPA-1OH的合成與AIE特性
2、 TPA-1OH應(yīng)用于LFP的可視化及其機(jī)制
研究者首先將合成的AIE分子用于LPF的成像。為了評(píng)估TPA-1OH的LFP顯影效果，將帶有指紋的箔紙以不同濃度浸入TPA-1OH的水溶液中1分鐘。在405 nm照射下，隨著染料濃度的增加，指紋逐漸可見。指紋圖像在較低的染料濃度（5和10μM）下不明顯，而在染料濃度為30和50μM時(shí)清晰可見（圖2a）。并且，毒性測試表明，其在0、10和30μM時(shí)無毒性，在50μM時(shí)低毒性。
接著，為了驗(yàn)證LFP中的哪些成分可以被識(shí)別并與TPA-1OH結(jié)合，使用LFP中主要成分的溶液，在金屬板上寫下了字符“LFP”。結(jié)果表明，只有由脂質(zhì)成分書寫的“ LFPs”圖案發(fā)出強(qiáng)烈的熒光，并且清晰可見，表明該探針確實(shí)染色了LFPs中的脂質(zhì)化合物（圖2b）。當(dāng)TPA-1OH水溶液與LFPs接觸時(shí)，分子將粘附在LFPs的脂質(zhì)分泌物上，這很可能是由于LFPs中脂質(zhì)分泌相的疏水-疏水相互作用和TPA-1OH的親脂性末端造成的。一旦與LFP中的脂質(zhì)分泌結(jié)合，TPA-1OH分子就能夠由于脂質(zhì)分泌的粘性效應(yīng)而引起的分子內(nèi)運(yùn)動(dòng)（RIM）的限制而發(fā)出強(qiáng)烈的熒光。
3、動(dòng)力學(xué)研究
隨后，研究者進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)研究。如圖3a所示，指紋的輪廓在3 s后逐漸可見，指紋的靜脈逐漸清晰可見，在大約11 s內(nèi)觀察到清晰的指紋圖樣，表明TPA-1OH的便捷原位成像能力。如圖3b所示，熒光強(qiáng)度在前5 s迅速增加到幾乎一半的最大值，然后緩慢增加。30 s后，熒光強(qiáng)度幾乎不變?？缭骄G線的指紋脊和犁溝之間的信號(hào)強(qiáng)度變化（圖3c）也表明TPA-1OH可以實(shí)時(shí)顯影出清晰的脊線和綠線高對(duì)比度的指紋圖像，顯示出快速的顯影能力。
研究者進(jìn)一步研究TPA-1OH探針的通用性，通過將不同材料在TPA-1OH（30μM水中）中浸泡1分鐘。結(jié)果表明，在不同基質(zhì)上均可以很好的成像（圖4a）,并且成像等級(jí)達(dá)到了level 3（圖4b）。
5. TPA-1OH應(yīng)用于LFP的高分辨率成像
最后，為了獲得有關(guān)超過level 3的LFP的更詳細(xì)的信息，采用超分辨率熒光成像來獲取LFP的納米細(xì)節(jié)。在明場光學(xué)圖像中可以大致識(shí)別出部分區(qū)域LFP（圖6a）。在TPA-1OH染色后，常規(guī)熒光圖像中可以觀察到LFP和汗孔的輪廓清晰（圖6b）。可以看出，指紋由大量不同大小的沉積物組成，這與SEM圖像一致（圖6f和g）。結(jié)合超分辨率成像的熒光成像可以直觀地顯示更高分辨率的脂質(zhì)沉積物，并有助于加深對(duì)脂質(zhì)沉積物的了解。
總結(jié)
總之，TPA-1OH具有親水-疏水分子結(jié)構(gòu)的造成其能與指紋中的脂質(zhì)結(jié)合，由于RIM在疏水端附著在指紋的脂質(zhì)分泌物上而形成了強(qiáng)烈的紅色熒光?？梢栽趲酌腌妰?nèi)觀察到指紋輪廓，在30 s內(nèi)可以觀察到具有高對(duì)比度和分辨率的清晰指紋圖案。它有望成為一些模糊且難以辨認(rèn)的指紋的指示器，以方便法醫(yī)提取嫌疑人的DNA信息。
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