CN101242783A

CN101242783A - 利用质谱技术进行指纹分析

Info

Publication number: CN101242783A
Application number: CNA2006800295707A
Authority: CN
Inventors: 弗莱德里克·约翰·罗厄尔; 布伦丹·约翰·西克
Original assignee: University of Sunderland
Current assignee: University of Sunderland
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2006-08-09
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2026-08-09
Also published as: CN101268155A; CN101242783B; CN101268155B; GB0516272D0

Abstract

本申请涉及一种利用质谱技术确定指纹上或指纹中存在残留物的方法。所述质谱技术可以在MALDI－TOF－MS和SALDI－TOF－MS中选择。作为基质辅助激光解吸中的基质、且帮助指纹显像的粒子悬浮液被应用于指纹。适合的基质的例子有：疏水性的硅石、二氧化钛、炭黑、球壳状碳分子、碳纳米管等。可选择地，指纹可以用提取带进行提取。

Description

利用质谱技术进行指纹分析

技术领域

本发明涉及利用质谱技术确定指纹中存在残留物的方法。

背景技术

潜在的指纹包含许多化合物，如身体自然产生的化合物，例如，胆固醇，鲨烯和脂肪酸，[1-3]或者可通过接触留在潜在指纹上的化合物，例如，可卡因或者其他滥用药物。在对该目标的研究中，使用了拉曼光谱学[4，5]。在这些研究中，为了进行分析而可视地将滥用药物定位具有困难，该方法也相当不敏感和不太有效。检测潜在指纹的最常用的方法是气相色谱-质谱(GC-MS)方法。资料显示潜在指纹的残留物可通过GC-MS方法提取到溶剂中进行分析[2，3]。这样的化合物包括：鲨烯和胆固醇，然而，这些物质在潜在指纹上的水平会变化，不仅是在个体之间，而且即使同一个个体的不同时间之间[3]。GC-MS也被用于检测接触残留物，如指纹上近300μg的可卡因[6]和从商业汗衫上[7]检测每个汗衫低至每小块儿几ng水平的滥用药物和代谢物以及来自唾液的代谢物[8]。然而，所有上述方法在分析之前都需要进行复杂的提取过程。

基质辅助的激光解吸/电离质谱飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)是在80年代晚期由Karas和Hillenkamp提出的，并已经被建立为一种用于分析和精确确定高分子(如，蛋白质，多聚糖，核酸和合成聚合物)的分子量的技术，具有高质量精度和极度的灵敏性。MALDI是一个“软”电离过程，产生最小分裂，其中激光的能量被耗费在挥发基质而不是降解大分子上。MALDI-TOF-MS还没有被考虑用在识别潜在指纹上存在残留物的领域中。当石墨、二氧化钛或硅石被用作为用于MALDI的悬浮基质时[9，11]，MALDI-TOF-MS被称为表面辅助的激光解吸/电离(SALDI)。

发明内容

本发明揭示了各种能够用于指纹检测和/或成像的材料。这些材料典型地还能够用作为各种质谱技术中的基质。因此，这些材料具有特殊的特性，能使它们承担起“双重目的”的角色。

因此，在本发明的一个方面中，提供了一种确定指纹中存在残留物的方法，所述方法包括：

i)向所述指纹施加包含材料的颗粒物质，该材料(1)能够作为基质辅助的质谱技术中的基质剂或材料；并且(2)能够帮助指纹的检测和/或成像，以形成施加颗粒的指纹；然后

ii)对形成施加颗粒的指纹的材料进行质谱分析，从而检测是否存在所述残留物。

在一个实施方案中，该方法包括对材料的使用，例如，金属、金属氧化物、金属氮化物和碳，它们可被用作为(1)通过它们自身或与媒介结合或嵌入在媒介中(例如，硅石媒介)而用于显示指纹的试剂，它们还可被用作为(2)利用基质辅助的质谱技术，用于检测(分析)纹路的基质。质谱技术被用于识别物质存在与否，例如指纹中所包含的一个或多个内生化合物或代谢物、外生化合物或代谢物和/或接触残留物。在一个实施方案中，质谱技术是从(1)MALDI-TOF-MS、(2)SALDI-TOF-MS和(3)它们二者的结合中选择的。

应用该方法的指纹可以是用提取带从表面上提取的纹路。

在一个实施方案中，颗粒物质是疏水性的，以利于应用，并利于将颗粒物质与指纹接触。

应该理解的是，术语“指纹”包括部分纹路和/或其他身体部分的纹路，还应理解，例如，指纹上施加了颗粒物质的部分可受到质谱的作用。典型地，纹路是在应用质谱之前从其所处的表面上提取的，因此术语“指纹”也包括提取的指纹。在实施方案中，指纹是在应用颗粒物质之前提取的。本发明包括方法，其中步骤ii)包括使已从纹路获取了分析物的颗粒物质受到质谱的作用。本发明还包括方法，其中，步骤ii)包括使指纹材料和颗粒物质受到质谱作用。

应该理解，本发明的上下文中的术语“样品”和/或“分析物”可用于表达纹路、从纹路中提取的采样和/或纹路中或纹路上存在的残留物。

在本发明的一些方法中，指纹是从一个表面提取的，并且在提取之前或之后被颗粒物质(处理剂)处理，然后将被提取的指纹(至少，将纹路中所包含的材料)置于质谱装置中。在其他方法中，指纹直接置于样品支持物上，在向纹路施加了处理剂之后，样品支持物被置于质谱装置中。

在一个实施方案中，该方法还包括使用上述的质谱技术(例如，MALDI-TOF-MS和/或SALDI-TOF-MS)放置和/或显示指纹以及指纹的检测。

根据本发明的一个方面，提供了一种确定置于表面上的指纹中存在残留物的方法，所述方法包含以下步骤：

i)向指纹施加处理剂，例如，包含从金属、金属氧化物、金属氮化物、碳颗粒及它们的组合中选出的材料的颗粒物质；

ii)使指纹受到质谱的作用，以检测所述残留物存在与否。

因此，如上所述，本发明涉及对指纹中残留物的检测，可选地，包括对其进行量化。术语“残留物”指的是希望检测的任何材料，特别是预先选择的化合物。残留物是(或者可以是)包含在指纹中的，即，构成指纹容纳物的物质，或者被怀疑包含或者可包含残留物。

在一个实施方案中，颗粒物质是疏水的。在一类方法中，颗粒物质可用于和其他基质剂和/或其他指纹检测试剂结合使用。

本发明提供了一种方法，使得能够检测(1)作为包含在指纹中的残留物存在的内生的物质，例如，蛋白质，油脂，DNA，缩氨酸和/或内生的代谢物；(2)作为包含在指纹中的残留物存在的外生的化合物或代谢物；和/或(3)存在于指纹中或指纹上的接触残留物。残留物的类型的例子将在后面讨论，其包括，例如，(1)鲨烯和胆固醇；(2)可卡因及其代谢物，尼古丁及其代谢物，和(3)来自于例如，枪炮和/或爆炸物的弹道残留物，处理滥用药物(麻醉药)的残留物，例如，可卡因。

在一个实施方案中，该方法也能够检测与内生得到的成分(即，内生代谢物和/或外生代谢物)一起沉积在表面上的接触残留物。

典型地，这里描述的方法在分析之前不需要现有技术所需的复杂提取过程，而且进一步提供了较低的检测限制。

一类方法力求确定预先确定的物质的存在与否。在这种情况下，检查该质谱，以用于与已知物质相关的一个或多个峰的存在。另一类方法是通过将质谱中的峰与峰的数据库或库进行比较，力求辨识纹路中的一个或多个物质。两类方法可以组合起来进行。

在一个实施方案中，该方法包括在应用颗粒物质之前，检测和/或识别直接沉积在MALDI-TOF-MS或SALDI-TOF-MS样品支持物上的指纹中所包含的残留物。在一个可选择的实施方案中，该方法包括检测使用提取装置(例如提取带)从一个表面上提取的指纹中的残留物存在与否。该表面可以是指纹沉积的地点，例如，犯罪现场。该方法可包括在应用颗粒物质之前，使所提取的指纹与MALDI-TOF-MS或SALDI-TOF-MS样品支持物接触。

可选择地，该方法可包括在将提取装置(例如，提取带)应用于指纹之前，使指纹与颗粒物质接触。在一个实施方案中，表面首先被撒上粉末以定位潜在纹路。接着，用提取带提取撒上粉末的纹路。然后，位于提取带上的纹路在MS分析之前被应用于MALDI或SALDI靶盘(样品支持物)。

典型地，MALDI-TOF-MS或SALDI-TOF-MS样品支持物可以是被设计为匹配MS系统的盘子，例如，不锈钢盘。该盘子可包括一个阱(well)，或者多个阱，样品(即，指纹，例如，被提取的指纹)添加在阱上。在一个实施方案中，纹路是在提取带的粘性表面上存在的半固态的沉积物。

该方法可用来定性地确定残留物存在与否和/或定量地确定残留物的量。此外，在一个实施方案中，该方法可被用于指纹的显现或成像。这样的显现或成像是很重要的，这是因为它能够识别指纹的“主人”。为了帮助指纹的显现，颗粒优选地进一步包含染料，例如，荧光的或者有色的染料。本领域技术人员都知道适当的染料，例如，包括，若丹明(rhodamine)6G。

在一个方面中，本发明提供了对于在基质辅助的质谱技术中检测指纹上的残留物而言，使用包括金属、金属氧化物和/或碳的颗粒物质。

在本发明的一个方面中，提供了对包含在指纹中的残留物的识别使用基质辅助的质谱技术。特别地，提供了使用MALDI-TOF-MS和/或SALDI-TOF-MS技术来检测指纹中的残留物。该残留物可以是内生残留物(例如，内生物质或代谢物，例如，鲨烯；或者外生代谢物，例如，药或者药的代谢物)和/或“接触”残留物，例如，典型地，来自于爆炸物或者枪炮的弹道残留物。在一个实施方案中，MALDI-TOF-MS技术和/或SALDI-TOF-MS技术可与指纹成像剂一起使用，指纹成像剂可用于检测(特别是显现)指纹。传统的指纹剂的例子包括：铝、Magneta Flake和商用白粉。在一个实施方案中，适当的基质剂被用于MALDI-TOF-MS/SALDI-TOF-MS技术中以辅助解吸/电离过程。传统的基质剂的例子包括2，5-二羟基苯甲酸(DHB或DHBA)和α-氰基-4-羟基肉桂酸(α-CHCA)。

在可选择的实施方案中，对MALDI-TOF-MS和/或SALDI-TOF-MS的使用包括使用包含从(1)金属、(2)金属氧化物、(3)金属氮化物、和(4)碳中选择的材料作为基质剂的颗粒物质。颗粒物质可进一步包含此处描述的附加特征。颗粒物质典型地也可以用作用于指纹检测和/或成像的试剂。在一个实施方案中，指纹中具有残留物(即，包含在其中)。在一个实施方案中，颗粒物质可与其他基质剂或者材料(有时也叫做基质辅助剂和/或基质增强剂)组合使用。

在一个实施方案中，使用可进一步包括对残留物的识别。

具体实施方式

在本发明的说明书和权利要求中，词语“包括”和“包含”和其他的变形词(例如“包含有”和“包括有”)意味着“包括但不局限于”，并不意味着排除其他部分，附加物，成份，整体或步骤。

在本发明的说明书和权利要求中，除非上下文特别需要，否则单数包含复数的含义。特别的，在使用不定冠词时，应将该描述理解为单数或者复数，除非上下文特别需要。

这里结合本发明的特定方面、实施方案或例子所描述的特征、整体、特性、化合物、化学成分或族可理解为适用于其他任何所描述的方面、实施方案或者例子，除非其不兼容。

在本文中，本发明的各方面可在一定范围内呈现。应该理解的是，一定范围的描述仅是为了方便和简洁，而不是用来限制本发明的范围。因此，范围的描述应被认为已经明确地公开了该范围内所有可能的子范围以及单独的数值。例如，从1至6的范围的描述应被认为已明确地公开了子范围，如，从1至3，从1至4，从1至5，从2至4，从2至6，从3至6等，以及在该范围内的独立数字，例如，1，2，3，4，5和6。不管这个范围有多大这都适用。还需要理解的是，大量范围的描述应被认为已明确地公开了端点的组合。

方法：

本发明涉及在指纹残留分析中使用质谱。特别的，本发明涉及在指纹残留分析中使用基质辅助质谱技术，例如MALDI-TOF-MS和/或SALDI-TOF-MS。

如上所述，术语“残留物”指的是期望检测的任意物质，特别是检测预选的化合物。残留物(或者可以是)包括在指纹中，即，构成指纹的物质包含、或者被怀疑包含、或者可包含残留物。

在本发明的一个方面中，提供了用于确定指纹上存在残留物的方法，该方法包括(i)向指纹施加颗粒物质，该颗粒物质具有下述特性：(1)适于用作为基质辅助质谱技术中的基质剂，和(2)适于用作为用于检测指纹和/或使指纹成像的试剂；和(ii)使指纹受到质谱作用以检测所述残留物存在与否。

优选地，颗粒物质为疏水的。本发明还包括用于通过基质辅助质谱技术分析疏水衬底的方法，其特征在于基质为疏水的。在一个实施方案中，该方法包括，例如，在步骤(ii)之前，准备用于标定质谱技术的至少一个标定基准。在一个实施方案中，该方法包括分析步骤(ii)的结果，从而，例如确定在指纹中是否存在特定的残留物(例如，尼古丁)。

如上所述，本领域技术人员可以理解，术语“指纹”一词包括参照部分纹路和/或其他身体部分的纹路，还可理解，例如，一部分施加了颗粒物质的指纹可受到质谱作用。典型地，指纹是在应用质谱之前从表面上提取的，因此，术语“指纹”一词包括提取的指纹。在实施方案中，指纹是在应用颗粒物质之前提取的。在本发明包括的方法中，步骤ii)包括使颗粒物质受到质谱作用。在本发明包括方法中，步骤(ii)包含使指纹和颗粒物质受质谱作用。在一类方法中，步骤(i)包含将其上沉积了(或可能沉积了)纹路的物品在被除去之前浸没在包含颗粒物质的液体介质中。浸没的时长并不重要，可为大约15分钟至约12个小时或者更长。然后可用提取带从该物品上提取纹路。

可以理解，本发明的上下文中的术语“样品”和/或“分析物”可用于表示指纹和/或指纹上或者指纹内存在的残留，无论是直接沉积的或者是使用提取装置(例如，提取带)从表面上可选择地提取的。

在一个实施方案中，质谱技术从MALDI-TOF-MS和/或SALDI-TOF-MS中选择。简言之，MALDI-TOF-MS需要将样品和基质分子混合，并需要将基质物质应用到样品等。MALDI-靶被引入到高真空条件下的质谱仪的离子源内。一个强电场被施加到样品和提取板。激光被发射到样品上，从而导致由于基质分子对激光能量的吸收而引起的解吸事件。

因此，本发明包括在MALDI-TOF-MS和/或SALDI-TOF-MS处理中使用适于作为基质物质的材料的方法。无需科学理论的束缚，可考虑颗粒物质包含物质，该物质可吸收激光的能量并将其传输至包含在样品中的分析物。在本发明中，分析物典型地是形成残留物或者指纹中的残留物的物质。能量传输至分析物导致分析物的电离，以及加速通过质量分析器。当以这种方式使用MALDI-TOF-MS时，即，将离子传输至样品(分析物)，叫做正离子检测。

在一个实施方案中，电子的传输可从分析物到颗粒物质。在该实施方案中，MALDI-TOF-MS(或SALDI-TOF-MS)被考虑为在负电离模式下运行。

如果样品(例如，残留物或者指纹上或指纹内的疑似残留物)被认为具有易于接受质子(H⁺)的官能团，则可使用正离子检测。如果样品(例如，残留物或者指纹上或指纹内的疑似残留物)被认为具有易于失去质子的官能团，则使用负离子检测。

该方法可用于确定(i)内生残留物，例如，内生代谢物和外生代谢物；以及(ii)包含在以待确定的指纹中的接触残留物。内生代谢物和“接触”残留物可在指纹中共同沉积。该方法还可识别残留物。

一类方法可用于检测和/或识别内生残留物，例如，作为人体新陈代谢物质的结果而产生的残留物。内生残留物可包括内生代谢物(例如，人体产生的分子代谢物)或者外生代谢物(例如，摄取或传递到人体上、然后被人体代谢的分子代谢物)。

其他可被该方法识别的内生残留物的例子包括，例如，可通过皮肤毛孔分泌并和其他化学物质一起沉积在指纹中的内生物质(例如，鲨烯，胆固醇，蜡和酯，类固醇，例如，雌激素和睾丸激素，以及年龄及健康的生物标记)。该方法也可用于检测上述代谢物和结合物。内生残留物的例子也可包括外生代谢物，例如，药品及其代谢物，包括滥用药品和它们的代谢物，处方药品和代谢物，以及从同样的饮食源或分解产品得到的化合物。该方法也可以用于位于展开纹路中的细胞(例如，脱皮细胞)或DNA的类蛋白分析或染色体组分析。该方法也可用于检测其他接触残留物，例如，非法药品，例如，麻醉剂，爆炸性物质，例如，爆炸制作过程中使用的材料，以及使用枪械所带来的残留物。

本发明的另一方面，提供了使用MALDI-TOF-MS和/或SALDI-TOF-MS技术，以用于检测和/或识别指纹中包含的残留物。残留物可以是内生残留物和/或“接触”残留物，例如，来自于例如爆炸物或枪炮的弹道残留物。在一个实施方案中，残留物可以是“接触”残留物，即，残留物通过与物质接触而传到人的手上，继而传递到人的指纹表面。对这种残留物的检测是执法机构特别感兴趣的，可被用作关键的法庭证据。在一个实施方案中，包含从金属、金属氧化物、碳及它们的结合物中选出的材料的颗粒物质被用于接触指纹并作为MALDI-TOF-MS装置中的基质。

在可选择的实施方案中，利用可用于检测指纹的指纹显影剂来接触指纹。传统的指纹剂包括：铝，Magneta Flake和Commercial White。该方法典型地使用MALDI-TOF-MS基质剂，例如，DHBA(2，5-二羟基苯甲酸)或α-氰基-4-羟基肉桂酸(α-CHCA)或其他基质剂，例如可以是这里描述的颗粒物质。

本发明的方法可用于分析在指纹上找到的各种残留物。因此，在一个实施方案中，该方法可被用于显影和分析吸烟者的潜在指纹。已确定，尼古丁在活体中被大量地代谢为可替宁(cotinine)[22]，有证据表明尼古丁和可替宁都一起排出到汗里[8]。图11和12显示，这里所描述的颗粒物质，特别是，包含有从金属，金属氮化物和碳中选择的物质的疏水硅石粒子可用作为显影剂，以使吸烟者的潜在指纹可视化，并且该纹路可由MALDI-TOF-MS直接在适当的表面上分析或者从表面上提取之后进行分析，以检测尼古丁和/或其代谢物。

在一个实施方案中，这里所描述的方法可用于检测或确定是否一个人处理或者吸收了滥用药物，例如，可卡因。在另一个实施方案中，这里所描述的方法可以用作人员筛选的一部分，以确定一个人是否为，例如，吸烟者，或者使用了滥用药物(例如，可卡因)。

同时，这里所描述的方法可用于识别在一个人的指纹上或指纹中是否存在着特定的残留物，其结果不具有最高水平的精度，因此目前还达不到例如刑事法院要求的标准。在这种情况下，例如，如果该方法是用于在法庭上使用的证据为目的而被执行的，就还需要包含紧随其后的质谱，即，进一步进行质谱技术，典型地，以提供指纹残留物中存在的化合物的结构信息。

因此，在一个实施方案中，该方法包括使指纹和/或颗粒物质受到MALDI-TOF-MS和/或SALDI-TOF-MS-MS的作用。MALDI-TOF-MS-MS/SALDI-TOF-MS-MS典型地将质谱仪中的特定样品离子弄碎，从而提供关于残留物的进一步的结构信息。因此，在一个实施方案中，该方法包含识别作为结果的碎片离子(fragmention)。该结构信息在一定情况下是有用的，例如，作为上面提到的法庭上的证据。

这里提到的方法和用途还可以有不同形式的应用。在一个实施方案中，这些方法和用途可用作人员筛选过程的一部分，例如筛选雇员，以确定一个人是否是吸烟者或者是非法药品滥用者。在一个实施方案中，这些方法和用途可用作，例如，专业或业余运动领域的“药检”过程的一部分。

在一个实施方案中，这里所描述的方法可用于检测残留物(包括非法或违禁物质和/或其代谢物的接触残留物或内生残留物)。特别地，该方法可用于检测赛事中专业和/或业余运动员和/或随机检测人员指纹残留物中违禁物质的存在与否。使用本发明所提出的方法较之现有方法的优点在于分析是直接在个人的指纹上进行的，所以现有方法由药品分析显示之后的尿样和唾液样品的置换是不可能发生的。

使用MALDI-TOF-MS和/或SALDI-TOF-MS-MS检测和/或识别指纹上的残留物前人未有考虑，因而使用这些技术来检测和/或识别指纹上的残留物构成了本发明的一部分。这种使用可包含将这里所描述的颗粒物质与指纹接触。可选择地，该使用可包含将传统的指纹检测剂与指纹接触。在该实施方案中，这种使用可进一步包含使用常规质谱步骤中的基质剂。可选择地，这里描述的颗粒物质可用作为质谱步骤中的基质剂。

本发明的方法和使用也可在入境处使用，以检测旅行者是否有残留物迹象，这可表明，例如，非法药物的处理或使用，以及违禁物质(例如，枪炮和弹道)的处理。

如上所述，这些方法可用作为在法庭上(例如，刑事法庭)处理例如药品或者弹道的当庭证据。

颗粒物质：

本发明使用了颗粒物质，其可与指纹接触，进而在质谱技术中使用，以确定指纹上是否有残留物。

该颗粒物质优选地包含从金属、金属氮化物、金属氧化物、碳及其化合物中选择的材料。

在本发明的一个实施方案中，颗粒物质可包含疏水的硅石颗粒。一类疏水的硅石颗粒是由以下方法获取的：

提供一种用于准备疏水的硅石颗粒的方法(记为方法A)，包括在一个步骤中使由(1)硅烷乙醚单体(例如，烷氧基硅烷)和(2)用水解剂(例如，碱)有机地取代的硅烷乙醚单体，例如，苯基修饰的硅酸盐构成的混合物产生反应。

因此，该方法典型地包括，使用烷氧基硅烷单体。该方法可包含使用四烷氧基硅烷(这里缩写为TAOS)。特别地，TAOS’s是从TEOS(四乙氧基硅烷)或者TMOS(四甲氧基硅烷)中选出的。

在一个实施方案中，该混合物还包括水溶性试剂，例如，乙醇和水。该方法可在环境温度下进行。反应的持续时间并不重要。TAOS单体和PTEOS单体之间的反应可整晚进行或者在一段相等的时间里进行，即，在约12个小时和约18个小时之间。反应的时长对产生的硅粒子的大小有影响。可以认为，反应停止的越早，形成的粒子越小。因此，反应进行时间可以是小于12小时，例如，6至12小时之间。可选择地，反应也可进行18小时以上。如果需要，可以提高(或降低)温度，减少(或增加)反应的持续时间。

水解剂(典型为碱)作为反应的催化剂。该催化剂优选为氢氧化物，例如，氢氧化铵。催化剂也可以是酸。例如，无机酸，如盐酸。在该方法中，反应包括酸引起的水解。

硅烷乙醚单体，例如，TAOS，和有机地取代的硅烷乙醚单体，例如，PTEOS单体，可按，例如，(PTEOS∶TAOS)从2∶1到1∶2，例如4∶3到3∶4，特别是1.2∶1到1∶1.2的比例使用。在一类方法中，该比率至少约为1∶1高至例如1∶5，例如，1∶2。在一类方法中，PTEOS∶TAOS的比率优选为1∶1v/v。应该理解的是，无论是TAOS和PTEOS的一个还是两者都被可选择的试剂替代，也可以使用同样的比率。

由上述方法生产的疏水的硅石颗粒主要倾向于成为纳米颗粒，即，其平均直径约为200nm至约900nm，典型为约300nm至800nm，特别是400nm至500nm。然后可对这些纳米颗粒进行处理，以形成微粒，可考虑使纳米颗粒结合。可利用例如包含以下步骤的方法产生这些微粒：

i)对颗粒的悬浮进行离心过滤；

ii)将疏水硅石颗粒的悬浮转换成水相；

iii)将该悬浮从水相提取到有机相；

iv)蒸发该有机相；以及

v)压碎并筛选在步骤(iv)中得到的产品。

有机相优选地包含非极性或者低极性的有机溶剂。有机相可以是二氯甲烷或者其他有机溶剂，例如，烷烃，比如己烷、甲苯、乙酸乙酯、氯仿和二乙醚。

可选择地，可从包含疏水的硅石纳米颗粒的反映产物中获取疏水的硅微粒，使用如下方法：

(a)对反应产物进行离心过滤；以及

(b)在流体中清洗反应产物。

该方法可包含步骤(a)和(b)的多次重复。流体优选为水∶溶剂的混合物，典型为水∶有机溶剂混合物。典型地，有机溶剂为乙醇。优选地，初始流体包含水和有机溶剂以从大约60(水)∶40(溶剂)至大约40∶60v/v的比率混合的混合物。在另一实施方案中，该溶剂可为，例如，二甲基甲酰胺，n-丙醇，或者异丙醇。

典型地，在初次清洗(即，悬浮)(b)和最终清洗(悬浮)之间，混合物中的溶剂的比例增加。为了获取结合了纳米颗粒的微粒，对最终的悬浮进行干燥。随后可对微粒进行筛选。筛选后，微粒已备好，以用于指纹显影剂，例如，在本方法的步骤(i)中用于检测指纹中的残留物。

可将微粒考虑为更小的硅石纳米颗粒的集合。在本实施方案中，微粒具有足够的大小，可用面罩有效捕捉，从而不会被吸入。因此，在一个实施方案中，硅微粒的平均直径至少为10μm，典型为至少20μm。典型的，微粒的平均直径为约30-90μm。在一些实施方案中，微粒的平均直径为约45-65μm，或者约65-90μm。特别的，包含微粒的颗粒物质可为染色颗粒物质。

在一类方法中，颗粒物质包括疏水的硅石纳米颗粒。疏水的硅石纳米颗粒可使用如下方法进行隔离，该方法包括对方法A的反应产物进行离心过滤，并使其悬浮在水∶溶剂的混合物中。水∶溶剂的混合物是第一水∶溶剂的混合物，且优选为50∶50的混合物。该方法还可包括从第一水∶溶剂的混合物中除去反应产物，对其进行离心过滤，并将其悬浮在第二水∶溶剂的混合物中。优选地，第二水∶溶剂的混合物的溶剂的比例比第一混合物小，而水的的构成与第一混合物相同。形成水∶溶剂混合物的一部分的水溶液优选为水。构成水∶溶剂混合物的溶剂部分的溶剂为，例如，可与水混合的溶剂，例如，乙醇。可选择地，也可以使用二甲基甲酰胺、n-丙醇或者异丙醇。

将反应产物悬浮在水∶溶剂的混合物中的步骤可重复多次。优选地，对水∶溶剂的混合物的成分进行改变，以在重复悬浮的过程中增加水∶溶剂混合物中溶剂的比例。优选地，该方法在最后一步中包括，将反应产物悬浮在水∶溶剂的“混合物”中，其中0％水∶100％溶剂。悬浮的总次数典型为，从3到10次，例如，4，5，6，7，8或9。典型地，除了最后一次悬浮，每一次悬浮后悬浮液都要进行离心过滤。纳米颗粒可存储在最后的乙醇悬浮液中。可以理解，离心过滤是将纳米颗粒从水∶溶剂混合物中隔离出来的一个示例性的方法，这里并不排除其他的分离技术。

在一个实施方案中，颗粒物质包含疏水性的硅石纳米颗粒。一类颗粒物质是流体中的疏水性硅石纳米颗粒的悬浮液。流体可以是乙醇水悬浮液。可选择地，在悬浮液中，可使用其他有机溶剂取代乙醇，例如，二甲基甲酰胺、n-丙醇或者异丙醇。

包含在颗粒物质中的颗粒的物性和大小可用SEM和TEM扫描来确定。颗粒为在多种食品中通常用作为防结块剂(anti-caking agent)的无定形硅石的形式，也可以是用于各种药品和维他命制剂的药物中的防结块剂和赋形剂[12]。

因此，在一个优选实施方案中，包含纳米颗粒的颗粒物质被施加到指纹或者适当的液体介质的表面。典型的，液体介质是水∶溶剂的混合物。溶剂可以是可与水混合的溶剂。在一个实施方案中，水溶剂的成分是水。溶剂可以是，例如，可与水混合的溶剂，即，100％与水混合的。在一个实施方案中，溶剂是乙醇。水∶溶剂的比率范围从大约99.9∶0.1(水∶溶剂)到大约96∶4(水∶溶剂)。优选地，溶剂的水平不大于约4％，这是因为更高的溶剂水平会导致指纹溶解或者清晰度下降。优选地，至少包括少量的溶剂，以确保纳米颗粒为分离的颗粒而不会结合成一个集合。

可选择地，颗粒物质可包含疏水性硅石颗粒，该硅石颗粒可利用如下文章中介绍的方法获取：例如，Tapec等人在NanoSci.Nanotech.2002.Vo1.2.No.3/4pp405-409上发表的文章；E.R.Menzel，S.M Savoy，S.J.Ulvick，K.H.Cheng，R.H.Murdock和M.R.Sudduth在Journal ofForensic Sciences(1999)545-551上发表的文章PhotoluminescentSemiconductor Nanocrystals for Fingerprint Detection(用于指纹检测的光致发光半导体纳米晶体)；以及E.R.Menzel，M.Takatsu，R.H.Murdock，K.Bouldin和K.H.Cheng，在Journal of ForensicSciences(2000)770-773上发表的Photoluminescent CdS/DendrimerNanocomposites for Fingerprint Detection(用于指纹检测的光致发光CdS/Dendrimer纳米合成物)。

在一个实施方案中，颗粒物质包含疏水性硅石颗粒，其中混有染料。在一个实施方案中，混入颗粒的染料可以是例如染色的或荧光的染料。包含于本发明范畴内的染料的例子有，但不局限于，荧光物衍生物，例如，Oregon Green，Tokyo Green，SNAFL和羧基萘氧基荧光素(carboxynapthofluorescein)，若丹明(例如，若丹明B和若丹明6G)及其类似物，噻唑橙色(thiazole orange)，恶嗪高氯酸盐(oxazineperchlorate)，亚甲基蓝(methylene blue)，本黄(basic yellow)40，本红(basic red)28，以及结晶紫及其类似物。不受科学理论限制，可考虑当该方法中使用了PTEOS，则最好混入正电荷性染料，例如，若丹明，而不是包含阴离子或阳离子群的染料，如，羧基系的染料。在本发明中可以使用的其他染料的例子包括拥有二维芳香子结构和正电荷官能团(例如，嗅化乙锭和其他DNA插入剂)的染料。

如果粒子为磁性或顺磁性的就更好了。例如，使用磁棒或其他适当的工具可以容易地将可磁化的微粒撒在指纹上。因此，在本发明的一个优选实施方案中，磁性或顺磁性子颗粒被混入疏水的硅石颗粒中。在本发明的一个实施方案中，颗粒是可磁化的，如，磁性的或顺磁性的。磁性和/或顺磁性颗粒可以是任何磁性或者顺磁性成分，例如，金属，金属氮化物，金属氧化物和碳。磁性金属的例子包括铁，金属氧化物的例子包括磁铁矿和赤铁矿。

在本发明的另一优选实施方案中，碳是碳黑、碳纳米颗粒、球壳状碳分子化合物或者石墨及其类似物。球壳状碳分子化合物由至少60个碳原子组成(例如C₆₀)。碳优选为碳纳米颗粒的形式。碳纳米颗粒可以是，例如，碳纳米管(衍生或非衍生的)的形式。碳纳米管可以是多壁碳纳米管和/或单壁碳纳米管。

在一个实施方案中，金属氧化物是从钛氧化物(TiO₂)，磁铁矿，赤铁矿及其组合中选择出来的。在一个实施方案中，金属是从铝，铁及其组合中选择的。然而，可以认为，在可选择的实施方案中，本领域技术人员会考虑在本发明中可使用的MALDI-TOF-MS和/或SALDI-TOF-MS的解吸/电离工序中可使用可选择的金属氧化物或者金属氮化物进行辅助。类似的，本领域技术人员会考虑在电离工序中作为辅助的其它金属和/或其他形式的碳可用于颗粒物质。金属，金属氧化物，金属氮化物或者碳可嵌入颗粒物质的颗粒之中。颗粒物质的颗粒优选具有＜＝100μm的平均直径，例如直径＜＝1μm。在一个实施方案中，颗粒具有从约10nm至约100μm的平均直径。

硅石颗粒的疏水性提高了颗粒与指纹的粘合。因此，在一个实施方案中，金属、金属氧化物和碳被混入和/或嵌入到疏水性硅石颗粒中去。

在这些涉及指纹的方法中，颗粒物质和指纹互相接触。应该理解的是上下文的术语“指纹”指的是，例如沉积在一个表面上的指纹，或者，可选择地，使用常规提取装置(例如，提取带)从一个表面上提取到的“非直接”指纹。

颗粒物质的施加可以通过磁棒，在本实施方案中，颗粒物质是磁性的或顺磁性的。由于减少了任何个人暴露于颗粒物质(特别是通过吸入)，因而具有健康和安全的优势。可选择地，沉积有纹路的物品可浸没在液体介质中(即，纳米颗粒的悬浮液)而被除去。浸没的时长没有特定限制，可以从大约15分钟至大约12小时或更长。

因此，在一个实施方案中，颗粒物质包含疏水性硅石颗粒，其包含了上述的可磁化的颗粒。

一类颗粒物质包含疏水性硅石颗粒。该颗粒可为纳米颗粒或者微粒及其组合。在一个实施方案中，硅石微粒的平均直径是至少10μm，典型的，至少为20μm。典型的，微粒的平均直径为约30-90μm。在一些实施方案中，微粒的平均直径为大约45-65μm或者约65-90μm。

可以预想平均直径在大约200nm至大约900nm的纳米颗粒可在这些方法中使用。纳米颗粒优选具有大约400至500nm之间的平均直径。然而，可以预想本发明中也可使用包含具有从大约200nm至大约900nm(例如200，250，300，350，400，450，500，550，600，650，700，750，800，850或900nm)的平均直径的纳米颗粒的颗粒物质。

术语“平均直径”可用来表明典型地由本发明的方法形成的颗粒的“平均直径”。术语“平均(mean)”是统计学用语，其本质上为所有测得的直径的总和除以测量中的颗粒的数目。纳米颗粒的直径可从SEM图片和图片中所使用的刻度来估算，微粒的直径可以由筛眼大小、颗粒大小分布测量的结果和SEM图片结果的组合而估计。一种确定平均直径的方法是通过使用Malvern Mastersizer(MalvernInstruments Ltd)。

在一个实施方案中，颗粒物质可以包含(1)这里描述的疏水性硅石颗粒和(2)磁性或顺磁性颗粒(例如，铁颗粒)的混合物。

在一个实施方案中，颗粒物质包括疏水性硅石颗粒，其中疏水性硅石颗粒还包含对指纹显影和/或成像有所帮助的分子。在一个实施方案中，疏水性硅石颗粒包括染料分子。染料的例子包括，例如，若丹明，如，若丹明6G及其衍生物。在显示指纹的步骤中可以使用文献中已知的各种不同的方法。例如，可使用光学方法，例如，UV探照灯，包括平板光学扫描仪的光学扫描仪，荧光扫描仪和UV可视扫描仪。

实施例：

下面将参考附图仅通过例子的方式描述本发明的实施方案，其中：

图1显示了利用作为接触剂(λex543nm，λex590nm)的若丹明6G(Rh.6G)，沉积在载波片上并从载波片上提取的指纹的荧光扫描；

图1a为沉积在显微镜载波片上的潜在指纹。上部和下部用有若丹明6G，中央的是空白对照；

图1b是将图1a的指纹用“桑德兰白(Sunderland White)”指纹粉末(嵌入TiO₂的疏水性硅石颗粒)显影的结果；

图1c是在用商业指纹提取带提取后的图1b的纹路的残留物；

图1d是在商用提取带上的、从图1b提取的指纹；

图2显示了从乙醇(上)、和从提取的指纹(下)上沉积的若丹明6G的质谱，两者都在MALDI带(下面)上进行分析；

图3显示了在可卡因氢氯化物存在和不存在的情况下，MALDI-TOF-MS系统对嵌入碳黑的硅石颗粒的响应；

图4显示了用于检测直接施加到金属MALDI-TOF-MS盘的掺入指纹上的可卡因的基质物质的比较。下部的曲线是使用10mg/ml的2，5-二羟基苯甲酸(DHB)而得到的，上部的曲线是使用磁性疏水性硅石颗粒得到的；

图4a为用于检测直接施加到金属MALDI-TOF-MS盘的掺入指纹上的可卡因的基质物质的比较。下部的曲线是使用10mg/ml的DHB而得到的，上部的曲线是使用磁性疏水性硅石颗粒得到的；

图4b显示了留在金属靶盘的m/z304.5时的光谱强度，在有可卡因和无可卡因的情况下撒了三种粉末；

图5显示了提取的潜在指纹的质谱，指纹上撒有嵌入TiO₂的疏水硅石颗粒，以检测与可卡因的接触；有接触(上曲线)和无可卡因接触(下曲线)；

图6为位于质谱仪内的96-阱MALDI-靶盘的表面上的单个阱/单元照片，示出了在通过MALDI-TOF-MS分析之前用嵌入TiO₂的疏水硅石颗粒预播撒的提取指纹的凸纹细节；

图7显示了在m/z 433.55(用于鲨烯加钠络合物的分子离子)处撒有10种配方的疏水性颗粒(1-10)和对照(11和12)的提取纹路的相对强度。在m/z386没有观察到由于胆固醇所产生的峰。

图8显示了在m/z433.55(鲨烯，分子量410.72，加上钠(22.99)络合物)处，8种配方的疏水性粉末(1-8)和2种对照(9，10)存在时的鲨烯标准下的相对强度；

图9显示了在m/z386.37(胆固醇分子量386.65)处，8种配方的疏水性粉末(1-8)和2种对照(9，10)存在时的胆固醇标准的相对强度；

图10显示了用于鲨烯和胆固醇标准的质谱。(a)用于鲨烯标准的MALDI-TOF-MS。(b)用于胆固醇标准的MALDI-TOF-MS；

图11为非吸烟者(FR)的潜在指纹的MALDI-TOF-MS，指纹位于不锈钢盘上，并掺有包含尼古丁(RMM 163)和可替宁(RRM 176)的混合物(1μg/ml)的溶液10μl。从下到上；

a-形成峰的潜在指纹，其未撒有疏水性颗粒或未经DHB处理

b-形成峰的潜在指纹，其已经DHB处理

c-形成峰的潜在指纹，其预撒有疏水性颗粒

d-未形成峰的潜在指纹，其预撒有疏水性颗粒

图12为原吸烟者(上一根烟的时间为24小时)的潜在指纹的MALDI-TOF-MS，该潜在指纹沉积在预撒有疏水性颗粒的不锈钢上；

a)m/z范围155-180，b)m/z范围180-205，c)m/z范围205-450

图13为吸烟者的撒粉的纹路的潜在指纹的MALDI-TOF-MS，在163，148，133，119，105，91，84和79的峰，是尼古丁的特征，这是尼古丁存在的确凿证据。

图14是吸烟者的撒粉的纹路的潜在指纹的MALDI-TOF-MS，在177，161，147，135，119，105，97，91，和79的峰，是可替宁的特征，这是可替宁存在的确凿证据。

材料和方法：

本研究中的Tecan LS300扫描仪来自Tecan UK.，雷丁(Reading)，伯克郡(Berkshire)。Kratos Axima-CFR MALDI-TOF-MS(ShimadzuBiotech，Manchester UK)系统和Shimadzu金属靶盘一起使用。所用的商业基质为2，5-二羟基苯甲酸(DHB)(10mg/ml，50∶50的乙腈∶去离子水[dH₂O])。碳黑悬浮液是由Cabot Corp，Cheshire UK提供的。所有其他化学药品均来自Sigma-Aldrich，Dorset Uk.，包括锐钛矿形式的钛氧化物。商业隔离剂、指纹刷、磁棒和商业提取带可从Crime SceneInvestigation Equipment Ltd.(前身为K9Scenes of Crime Ltd)得到。

准备了标定溶液用于MALDI-TOF-MS系统中。准备了罂粟碱氢氯化物溶液(papaverine hydrochloride)(在dH₂O中为10mg/ml)和利血平(reserpine)(二甲基甲酰胺中5mg/ml溶液，DMF)。一定量的该罂粟碱溶液(100μl)与一定量的利血平溶液(200μl)和dH₂O(400μl)和DMF(300μl)混合。还预备了乙腈/水为50∶50(v/v)的2，5-二羟基苯甲酸(DHB，10mg/ml)。最终的标定溶液是通过将10μl的DH B溶液和10μl的利血平与罂粟碱的混合物混合得来的。该溶液的试样量(1μl)被用于每次实验，两种标准的分子离子m/z被用于标定系统。

对嵌入的疏水性硅石颗粒的准备

该方法是基于纳米颗粒的毛坯硅石的适应过程。[12]，和30ml乙醇、5ml的dH₂O、2.5ml的四乙氧基甲硅烷(tetraethoxysilane)和2.5ml的苯基三乙氧基硅烷(phenyltriethoxysilane)在离心管中混合。这里再加上2ml的铵氢氧化物溶液(ammonium hydroxide solution)(28％)，以激发纳米颗粒的形成和溶液整夜旋转。用二氯甲烷/水或者乙醇/水(两种情况都是50∶50)不断地萃取所产生的颗粒悬浮液。悬浮液被离心过滤(例如，5分钟，3000rpm)。浮在上层的液体被除去，并加入10ml的dH₂O和同样多的二氯甲烷。在再次离心过滤之前再旋转悬浮液10分钟。上层水溶液被除去，再加入试样量的水和二氯甲烷。漂洗及离心过滤重复4次，直到不能再加入水∶二氯甲烷。而后，颗粒从二氯甲烷中在40℃的培养器中被干燥。

干燥后，在经过筛选以产生合适的颗粒大小之前，将颗粒在研钵中压碎、研碎。疏水颗粒用手通过带有青铜网眼的黄铜测试滤网(Endecot Ltd.，London，UK)过滤。本研究中使用的颗粒大小低于约63μm。使用了Malvem Mastersizer(Malvern Instruments Ltd.，Malvern，UK)来验证颗粒大小的分布。

对含有颗粒的二氧化钛，在加入硅烷化的试剂(silanisationreagents)之前，在离心管中加入25mg的二氧化钛。对于碳黑(CB)颗粒，向前体溶液中加入5ml的1∶2至1∶100倍稀释的所提供的水中的碳黑悬浮液，以替代TiO₂。对于磁性颗粒，根据已公开的方法[13，14]准备颗粒磁铁矿。然后，将5ml的这种水中的悬浮液加入到前体溶液中，以替代dH₂O。

有效地从潜在指纹上提取接触残留物的证明

将指尖置于若丹明6G(Rh 6G；EtOH中的100μg/ml)溶液中。在将指纹放在干净的载波片上之前，摇动手指蒸发掉多余的EtOH。留下3个纹路，2个带有Rh 6G和空白对照。使用Tecan LS300扫描仪进行观察(ex 543nm，em 590nm，gain 120)。然后在三个纹路上撒上掺有二氧化钛的疏水性硅石微粒，然后在同样的扫描条件下进行显示。使用商用指纹提取带(11.5×6.5cm)提取纹路、载波片上的残留物和被扫描的提取带。

验证被提取的接触残留物的MALDI-TOF-MS检测的实验(若丹明6G)

在该实验中，在像以往一样将指纹留在载波片上之前将一些Rh.6G粉末直接加到指尖上，但是不加隔离剂。然后使用双面导电带提取指纹，并留在金属靶盘上。导电带适用于MALDI-TOF，且由ShimadzuBiotech无偿提供。然后将靶盘至于MALDI-TOF-MS系统内，检查指纹是否有Rh.6G。将导致的MS(Rh.6G在近444处的可检测的m/z)与标准进行比较。乙醇中1μl的100μg/ml溶液等价于扁平带上留下的100ng染料。

证明嵌有作为SALDI-TOF-MS中的增强剂的硅石颗粒的碳黑的功效的实验

研究了响应于有可卡因和无可卡因留在金属靶盘表面上的圆形单元/区域的具有CB嵌入的纳米颗粒的单元的工具。所有的结果都是在进行了三次得到的。在2组阱中加入了可卡因氢氯化物(1μg分配到1mg/ml乙醇溶液的1ul)。阳性的那一组，向单元加入了1μl的10mg/ml的CB嵌入纳米颗粒(基质)的悬浮液。另一组留下作为对照，以显示对无基质的可卡因的响应。在金属靶的空白单元下研究了无可卡因时的基质对照。在分析之前对单元进行了如前所述的染色。

用MALDI-TOF-MS检测可卡因接触残留物

通过将指尖放入到药品中在指尖上留下少量可卡因氢氯化物。然后手指直接与干净的金属靶盘接触，从而在其表面留下纹路，所产生的纹路覆盖了表面上的若干单元/阱。然后在潜在指纹上撒上嵌入有磁铁矿的疏水性硅石颗粒，或者商业隔离剂。这可以是有铝粉，MagnetaFlake^TM和含有二氧化钛的白粉末。用商业磁棒来施加两个磁功率，商业用刷子用于非磁性粉。为证明指纹上的可卡因的存在，将商业DHB基质与10μl的10mg/ml可卡因氢氯化物溶液混合，并在MALDI靶盘的阱上加入1μl这种混合物。然后，将金属靶盘在加热箱(Shimadzu/Kratos Instruments)中进行干燥，然后再置于MS系统中。

证明用于检测提取指纹上的可卡因残留物的TiO₂/PTEOS颗粒的效果的实验

如上所述，将空白指纹和掺有可卡因的指纹留在载波片上。使用Zephyr指纹刷、用TiO₂/PTEOS对其进行显影。然后使用商业提取带提取纹路，并将其倒转并粘贴在MALDI靶盘上的纹路侧。然后用MS检查指纹是否存在可卡因。

使用疏水性颗粒作为增强基质，用MALDI-TOF-MS从指纹上检测胆固醇和鲨烯

洗净并干燥金属靶盘。在金属盘上留下12个右手食指指纹。然后在37℃的培养器中干燥1.5小时。每个指纹都撒有上述准备好的、十种具有不同配方的疏水颗粒。每种情况下在括号中显示颗粒中嵌入的试剂。另外，然后，一些所产生的粉末(1，5，6，8)也彻底地混合了DHB以产生1％w/w的配方。这些用于确定是否该种基质的存在提高了在拨撒和MALDI-TOF-MS之后、在潜在指纹中的鲨烯的检测。使用了4种黑粉末的配方。其与由初始合成所产生的物质具有不同比例的碳黑。括号中的数字指的是初始合成中的碳黑和dH₂O的比率。

1.白粉末A(二氧化钛；1.0％w/w DHB；粉末)

2.白粉末B(二氧化钛)

3.紫粉末A(结晶紫)

4.黑粉末A(1∶10)

5.黑粉末B(1∶10，1.0％w/w DHB：粉末)

6.紫粉末B(结晶紫，1.0％w/w DHB：粉末)

7.红莹光粉末A(若丹明6G)

8.红莹光粉末B(若丹明6G；1.0％w/w DHB：粉末)

9.黑粉末C(1∶5)

10.黑粉末D(1∶2)

用相应编号的粉末1-10分别在上述十个纹路的每一个上进行撒播，并用数码相机对所产生的纹路进行拍照(照片没有示出)。然后，分别在MALDI-TOF-MS中对它们进行分析，包括没有用隔离剂或基质处理的纹路以及仅用二羟基苯甲酸(纹路11)播撒的纹路。

利用作为增强基质的疏水颗粒，通过使用MALDI-TOF-MS直接检测胆固醇和鲨烯

在100％乙醇中制备胆固醇和鲨烯溶液(均为2mg/ml)，并将每种溶液的500μl水溶液相互混合。将该溶液的24个点(每个为0.5μl)分布到干净的、干燥的金属靶上，并风干2小时。用8种疏水粉末的每种配方分别播撒阱(每种配方3个点)。配方与2.8：-中所描述的相同。

1.红荧光粉末A

2.黑粉末A

3.黑粉末B

4.紫粉末A

5.紫粉末B

6.红荧光粉末B

7.黑粉末C

8.黑粉末D

如上所述，直接在金属盘的表面上用每种粉末进行播撒。还通过将500μl的胆固醇/鲨烯溶液与500μl的10mg/ml DHB溶液(基质)进行混合制备隔离溶液。还将这种溶液的3个点(0.5μl)分布到金属靶盘上进行风干。金属靶盘上的每个点都在MALDI-TOF-MS中进行分析，监测胆固醇(m/z 386)和鲨烯(m/z 410)及其金属络合物(adduct)的峰值。

结果：

证明从潜在指纹有效地提取接触残留物

研究了指纹提取过程的有效性和最终纹路的凸纹细节。由于其高度荧光性，使用若丹明6G作为典型接触剂。因此，在接触后观察高度荧光性的纹路(图1a中的上下纹路)，其中，在所使用的扫描条件下的常规指纹(图1a的中央)不荧光。

在将疏水性硅石隔离剂应用到3种纹路后，纹路变得很清楚(未示出)，并且由于若丹明的荧光性和沉积在纹路上的硅石颗粒的光散射，所有荧光扫描(图1b)上的三个纹路都有良好的清晰性。用提取带提取纹路后，载波片表面上留下的一些荧光物(图1c)显示了提取过程的有效性。对带表面的扫描显示了“荧光”纹路，从而证明了在这一过程中提取的纹路和隔离剂完好无缺(图1d)。

图1所见的结果表明，使用商业提取带导致了将潜在指纹上沉积的物质块体从载波片上转移到带上。这只是利用MALDI-TOF-MS检测潜在指纹上的任何物质的第一步。

提取的接触残留物的MALDI-TOF-MS检测(若丹明6G)

为使实验成功，假设从显微镜载波片的表面提取的若丹明可用MALDI-TOF-MS进行检测。结果示于图2。上面的曲线是提取指纹的，其在m/z 443具有对应于Rh 6G的峰。下面的光谱是来自于直接加到MALDI靶的Rh 6G标准的。峰形和图案类似，显示为同一种化合物。上曲线的质量减少，可能是由于在将提取带置于靶盘上的过程中使用的带的轻微提升造成的，这会减小电离区域的飞行时间。

所设计的导电带被平粘到MALDI靶，且样品被加入到上表面。它还相当脆，易于拉伸，这会使最初显影的指纹扭曲。最好用它来从显微镜载波片提取纹路并留在MALDI靶上。由于其脆性及粘性，所以不可能铺平。

图2所示的结果表明，使用MALDI-TOF-MS系统，可从表面提取并可成功地检测粉末形式的接触残留物。

在用于可卡因的MALDI-TOF-MS系统中将嵌入碳黑的硅石颗粒作为增强剂的功效

为了证明该结果是在基质和可卡因存在的情况下观察到的，而不是来自背景信号，使用已知量的可卡因和基质进行了进一步的分析。在有可卡因和无可卡因情况下磁性硅石颗粒的响应与空白靶和无任何基质的可卡因的响应进行了比较。

有无可卡因的嵌入碳黑的硅石颗粒在m/z 304时的响应与空白靶和无任何DHB基质的可卡因的响应进行了比较。由于可卡因造成的MS峰的强度示于图3。与无可卡因时的比较，硅石颗粒的存在导致峰的强度呈10倍增加。在与56,552的DHB和112％的n＝3的rsd下的相应的结果相比较，观察到了良好的可复制性(平均强度90,275，5.8％的n＝3的rsd)。

研究了嵌入碳黑的颗粒的潜在SALDI用途与常规DHB基质的比较。可卡因氢氯化物被用作为靶分析物，这是因为执法机构对于指纹上的这一物质的识别很感兴趣，因为这可证明提供指纹的个人接触了可卡因。存在常规化学基质(DHB)和新的隔离基质的可卡因质谱示于图4，以用于直接沉积在金属MALDI靶上的纹路。下部的谱图显示了有DHB时的可卡因，而上部的谱图示出了存在磁性PTEOS纳米颗粒的可卡因(用磁棒留下的)。相应于药物，两者显示了类似的谱图，但是存在磁性颗粒时的响应明显增加。这表明磁性PTEOS颗粒以类似于常规基质的方式辅助了可卡因的解吸过程。在显影的纹路中(未显示)观察到，磁性PTEOS也显示了作为指纹显示粉末的潜力(由于良好的凸纹细节)。

当相对强度分别为1700，10000，9000和10mV时，对于沉积在金属靶盘上并撒有包含二氧化钛、碳黑(1∶10)或者由DHB处理或未处理(未显示细节)的疏水性粉末的接触纹路而言，对可卡因的峰在304.5m/z也观察到类似结果(图4b)。

用于检测所提取指纹中的可卡因残留物的嵌入TiO₂颗粒的有效性

已经证明了提取过程(图1，2)和在MALDI靶上对来自于所掺入的潜在纹路的可卡因进行检测的有效性(图3-5)，假定可以直接从商业提取带上提取的指纹上检测到可卡因。结果示于图6。下曲线是未接触可卡因的提取纹路，而上曲线是来自于接触了药物的纹路。对应于可卡因，在上曲线中、在m/z 304时仅观察到清晰的峰。两种情况下，原始纹路都撒有嵌入TiO₂的疏水性硅石颗粒。图7显示了由掺有可卡因的指纹的MALDI-TOF所分析的靶区域。对于阴性对照(未示出)可得到类似图像。阱的直径是3.4mm，可观察到指纹的清晰的凸纹细节。通过激光扫描，在单元内限定的区域上和平均信号以产生谱图而得到图6中的谱图。

利用作为增强基质的疏水性颗粒，用MALDI-TOF-MS从指纹检测胆固醇和鲨烯

在该实验中，在不锈钢MS靶盘上直接沉积12个纹路。在经历一段时间后，在纹路上撒上十种不同配方的疏水性隔离剂之一。然后提取纹路，并利用MALDI-TOF-MS系统进行检查。

预计将检测出胆固醇和鲨烯，而实际上仅观察到鲨烯。这是在对应于加有钠络合物的分子离子在433的m/z时观察到的。如图7所示，无任何增强剂时所观察到的强度大约是2000mV(纹路12)。由DHB可增加到约14000。包含最高比例的碳黑粉末得到最好的响应(纹路9和10)，碳比例越高，峰的强度越大，因此，具有最大强度(约22000mV)的样品具有1∶2的碳黑∶稀释物的比率。

通常，粉末中DHB的存在轻微地增加了峰的强度(纹路1和2-二氧化钛，4和5-碳黑比率1∶10)，但是对于包含干燥结晶紫(3和6)和若丹明6G(7和8)的粉末未见此现象，其中产生了小于或等价于未处理的纹路12的低信号。

利用疏水性颗粒作为增强基质，使用MALDI-TOF-MS，直接检测胆固醇和鲨烯

由于在指纹的MS中未见胆固醇，因此决定确定在存在DHB和新隔离剂的情况下是否能使用MALDI-TOF-MS系统检测出该化合物。因此，标准的鲨烯和胆固醇的混合物被沉积在金属靶盘的表面，一式三份的八组点被撒上在3，6中使用的8种配方的疏水性粉末，或者用DHB进行处理或不处理。

在这种情况下，由于化合物的钠络合物，再次在433的m/z观察到由鲨烯所造成的峰，粉末1，2，7和8给出的信号比存在DHB时所见的强度大(图8)。观察到的最大强度是红莹光粉末(若丹明6G，粉末1，49000mV)，碳黑再次给出了良好的响应(1∶10，6000mV；1∶5，36000mV；1∶2，4000mV)。观察到了在386的m/z处的峰，但是所有情况下的强度值都比鲨烯的低很多。最高值产生在存在有包含结晶紫染料的粉末的情况下(1800mv，粉末4)，而包含碳黑的粉末也产生了相对良好的峰(对于粉末3均为大约800mV，1∶10加DHB；粉末7，1∶5以及粉末8，1∶2)(图9)。

这两种化合物的实际谱图示于图10a(鲨烯)和10b(胆固醇)。这清楚地表明在所使用的条件下鲨烯的响应更好。

使用MALDI-TOF-MS从吸烟者的已播撒的潜在指纹内直接检测外生代谢物

所使用的疏水性隔离剂为在碳黑∶PTEOS为1∶2的初始比率下形成的掺有碳黑的试剂，其合成见本说明书的下一节。

将该试剂均匀地掺入精细铁颗粒(直径＜60μM)和硬脂酸(1.0％w/w)的混合物内，从而使得疏水颗粒和铁颗粒的比为2∶98w/w。用商业磁棒对潜在纹路进行播撒，并且在不锈钢盘表面(ShimadzuMALDI-TOF-MS靶盘)对纹路进行原位分析，或使用商业提取带提取纹路。提取的纹路用商业粘合带粘附在靶盘的纹路侧上。MALDI-TOF-MS是利用Kratos Axima CFR PlusMALDI-TOF-MS(Shimadzu Biotech，Manachester，UK)进行的，在阳离子反射模式下进行操作。使用的商业基质是2，5-二羟基苯甲酸(DHB)(10mg/ml，50∶50的乙腈∶去离子水[dH₂O])。

在图11中示出的结果证明了对于潜在纹路，在不存在基质增强剂的情况下，没有观察到由尼古丁(FW 162)或可替宁(cotinine)(FM 176)所产生的峰，其中，潜在纹路上掺有尼古丁和可替宁的混合物(每种10ng，11a)。当在粘有每种化合物的纹路中加入常规基质辅助剂DHB时，则观察到163和177的峰(11c)。当在已掺入物质的潜在纹路中加入疏水性隔离剂时，又能观察到163和177处的峰，这表明这种试剂也作为增强剂。可能是由于可替宁的钠络合物的原因，观察到了在199的m/z处的附加峰。在撒有疏水性隔离剂的、未掺入物质的纹路的谱图中观察到m/z 157的峰和163的m/z处的峰，两者强度近似。在该谱图中未见177和199处的峰(11d)。应该指出的是在图11b中，大概是由于尼古丁的存在，所以163处的峰的强度比157处的峰强度大很多。

图11清晰地显示了仅当未加入基质增强剂(例如DHB)时，由TOF-MS未能检测出潜在指纹中的尼古丁和可替宁(均为每个纹路10ng)(11a与11c比较)。该图也证明了用于对潜在纹路进行显影的疏水性隔离剂也用作为增强剂，从而使这些化合物再次被检测出来(11b)。主峰出现在m/z值为163.3(尼古丁的分子量是162.23)、177.3(可替宁的分子量是176.22)和199.2处。最后一个峰可能是由于可替宁的钠络合物而产生的(C₁₀H₁₂N₂ONa，分子量199.21)。这些峰不存在于未掺尼古丁和可替宁的、被预播撒的潜在指纹(11d)。

已经24小时没有抽烟的前吸烟者的相应谱图示于图2。并不是由于隔离基质而出现的主峰出现在163.1的m/z(尼古丁)和199.1处(可替宁钠络合物)，副峰出现在177.1(可替宁)。

有趣的是，当检测更高质量数的谱图时，直接留在不锈钢盘的纹路的峰在307.4和433.4处被观察到。这些可能分别是由于硬脂酸的钠络合物(FW307.47)和鲨烯的钠络合物(FW 433.71)而产生的。这些都是来自以隔离剂形式使用的硬脂酸和分泌为指纹的内生成分的自然鲨烯。

由于是出现在提取带的表面，而提取带本身附着于不锈钢靶盘的表面，因此这些峰可用于标定由提取的纹路所获得的峰。这提升了表面，因此现在电离区域的飞行时间小于不锈钢表面，而且峰的m/z的值明显变小。因此，对于提取带上的由吸烟者的纹路所得到的谱图而言，钠络合物的峰出现在305.1和431.2，和174.6(主要)和197.4。峰的较低的量可用2.3个m/z单位来修正，从而给出的峰在176.9(可替宁)和199.7(钠可替宁络合物)。

在161、167和168处的峰仅在吸烟者的MS中见到。已知，尽管尼古丁的构成是在烟叶中的大约95％的生物碱，但也存在各种其他生物碱。其中，降烟碱(nornicotine)(RMM 148)和安那他品(anatabine)(RMM 160)是最丰富的[22]。m/z 161处的峰可能是由于安那他品，这是因为在该谱图中观察到质子化形式的尼古丁和可替宁，然而这还需要进一步的工作来验证。

掺入碳黑的试剂的制备

用于制备空白纳米颗粒的基本方法包括在离心管中混合30ml的乙醇，5ml的dH₂O，2.5ml的四乙氧基硅烷(TEOS)和2.5ml苯基三乙氧基硅烷(PTEOS)。在该混合物中加入2ml的铵氢氧化物溶液，并整夜旋转该溶液。之后，离心分离该悬浮液(3000rpm，3分钟)。

用10∶90v/v的乙醇/水进行一系列的分离和清洗之后，产物被分离，然后保持为97∶3v/v的水/乙醇的悬浮液。这些也受到颗粒大小分布分析和SEM、TEM的影响。

对于碳黑颗粒，5ml的1∶100倍稀释的碳黑水溶液被加入到前体溶液。对于镀TEOS∶PTEOS的磁性颗粒，根据已公开的方法来制备颗粒磁铁，并且向前体溶液中加入5ml的水悬浮液。

下面的段落构成本文的一部分：

1.一种确定在位于表面的指纹中存在残留物的方法，所述方法包括以下步骤：

i)向所述指纹施加包括金属、金属氧化物或碳颗粒的颗粒物质；以及

ii)对所述指纹进行质谱分析，从而检测是否存在所述残留物。

2.如段落1所述的方法，其中所述质谱技术是MALDI-TOF-MS或SALDI-TOF-MS。

3.如段落1或2所述的方法，其中所述方法进一步包括利用合成物显示潜在的指纹。

4.如段落1至3中任一项所述的方法，其中所述金属氧化物是氧化钛或氧化铁(磁铁矿)，或者所述金属为铝或铁。

5.如段落1至3中任一项所述的方法，其中所述碳是碳黑、球壳状碳分子化合物、石墨或者其类似物。

6.如段落1至5中任一项所述的方法，其中所述颗粒物质包括其内嵌入有所述金属、金属氧化物或碳的颗粒。

7.如段落6所述的方法，其中颗粒的直径≤100m。

8.如段落7所述的方法，其中颗粒物的直径≤1m。

9.如段落6至8中任一项所述的方法，其中所述颗粒为疏水性硅石颗粒。

10.如段落6至9中任一项所述的方法，其中所述颗粒进一步包括染料。

11.如段落10所述的方法，其中所述染料是荧光的。

12.如段落6至11中任一项所述的方法，其中所述颗粒为磁性的或顺磁性的。

13.如段落12所述的方法，其中所述颗粒为磁性苯基三乙氧基硅烷(PTEOS)纳米颗粒。

14.如段落1至13中任一项所述的方法，其中所述残留物为内生代谢物。

15.如段落14所述的方法，其中所述内生代谢物为鲨烯。

16.如段落1至14中任一项所述的方法，其中所述残留物为接触残留物。

17.如段落16所述的方法，其中所述接触残留物为麻醉剂。

18.如段落17所述的方法，其中所述麻醉剂为可卡因。

19.如段落1至18中任一项所述的方法，其中至少一种内生残留物和至少一种接触残留物被共同沉积在所述指纹中。

20.如段落1至19中任一项所述的方法，其中在施加所述颗粒物质之前，在MALDI-TOF-MS/SALDI-TOF-MS样品支撑物上直接沉积所述指纹。

21.如段落1至19中任一项所述的方法，其中在施加所述颗粒物质之前，利用提取带从所述指纹沉积的地点提取所述指纹，并将所述指纹与MALDI-TOF-MS/SALDI-TOF-MS样品支持物接触。

22.参照各实施例基本如本文所描述的方法。

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Claims

1.一种用于确定在指纹中存在残留物的方法，其特征在于使用了由基质辅助的质谱技术。

2.如权利要求1所述的方法，包括：

i)向所述指纹施加颗粒物质，所述颗粒物质(1)能够作为基质辅助的质谱技术中的基质；并且(2)能够帮助指纹的检测和/或成像，以形成施加颗粒的指纹；以及

ii)对形成施加颗粒的指纹的物质进行质谱分析，从而检测是否存在所述残留物。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述颗粒物质是疏水性的。

4.如权利要求2或3所述的方法，其中所述颗粒物质包含疏水性硅石颗粒。

5.如权利要求2至4中任何一项所述的方法，其中所述颗粒物质包括金属、金属氮化物、金属氧化物或碳。

6.如权利要求4至6中任何一项所述的方法，其中所述金属氧化物是从氧化钛、氧化铁(磁铁矿)、赤铁矿及其组合中选出的。

7.如权利要求4至6中任何一项所述的方法，其中所述碳是从碳黑、球壳状碳分子化合物、纳米管、石墨及其类似物以及它们的组合中选出的。

8.如权利要求4至6中任何一项所述的方法，其中所述金属是从铝、铁及其组合中选出的。

9.如权利要求2至8中任何一项所述的方法，其中所述颗粒物质包括疏水性硅石颗粒，并且所述金属、金属氮化物、金属氧化物或碳颗粒嵌入有疏水性硅石颗粒。

10.如权利要求9所述的方法，其中颗粒的平均直径≤100μm，并且平均直径可选择为约10μm至约90μm，还可选择为约45μm至约65μm，还可选择为约65μm至约90μm。

11.如权利要求9所述的方法，其中颗粒的平均直径≤1μm，并且可选择为约200nm至约900nm，还可选择为约300nm至约600nm，还可选择为约400nm至约500nm。

12.如权利要求2至11中任何一项所述的方法，其中所述颗粒物质还包括染料分子。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述染料分子是荧光的或者有色的。

14.如权利要求12或13所述的方法，其中所述染料分子和/或有色的分子被嵌入到疏水性硅石颗粒之中。

15.如权利要求2至14中任何一项所述的方法，其中所述颗粒物质是磁性的或者顺磁性的。

16.如权利要求2至15中任何一项所述的方法，其中在向所述指纹施加颗粒物质之后，利用提取带从所述指纹沉积的地点提取所述指纹，并将所述指纹与质谱样品支持物接触。

17.如上述任何一项权利要求所述的方法，其中所述基质辅助的质谱技术是MALDI-TOF-MS或SALDI-TOF-MS。

18.如权利要求1至16中任何一项所述的方法，其中所述基质辅助的技术是从MALDI-TOF-MS，SALDI-TOF-MS及其组合中选出的。

19.如上述任何一项权利要求所述的方法，进一步包括对所述指纹的进行显示和/或成像。

20.如上述任何一项权利要求所述的方法，其中所述残留物是内生残留物，例如，内生代谢物和/或外生代谢物。

21.如权利要求20所述的方法，其中所述内生代谢物是鲨烯。

22.如权利要求20所述的方法，其中所述外生代谢物是尼古丁的代谢物，例如，可替宁。

23.如权利要求1至19中任何一项所述的方法，其中所述残留物是接触残留物。

24.如权利要求23所述的方法，其中所述接触残留物是麻醉剂。

25.如权利要求24所述的方法，其中所述麻醉剂是可卡因。

26.如上述任何一项权利要求所述的方法，其中至少一种内生残留物和至少一种接触残留物被共同沉积在所述指纹中。

27.一种指纹提取带和颗粒物质的组合，包括物质，所述物质(1)能够作为基质辅助的质谱技术中的基质剂；并且(2)帮助指纹的检测和/或成像，以形成施加颗粒的指纹。

28.如权利要求27所述的组合，其中所述颗粒物质是疏水性的。

29.使用基质辅助的质谱技术确定指纹中的残留物。

30.如权利要求29所述的使用，其中所述基质辅助的质谱技术是从MALDI-TOF-MS、SALDI-TOF-MS及其组合中选出的。