CdTe量子点溶液显现非渗透性客体上血手印初探

杨瑞琴， 夏彬彬， 王彦吉， 刘建军

(1．中国人民公安大学刑事科学技术系，北京 100038;2．北京市公安局丰台分局，北京 100160;3．北京化工大学理学院，北京 100029)

0 引言

半导体量子点(quantum dots，QDs)，是一种由Ⅱ-Ⅳ族和Ⅲ-Ⅴ族元素组成的纳米晶体颗粒，目前研究较多的是 CdS、CdSe、CdTe、ZnS 等［1－2］。与传统的有机荧光染料相比，CdTe等IIB-VIA族半导体荧光量子点具有激发光谱宽，发射光谱窄，颜色可调，发光强度高，荧光寿命长，光稳定性好等优点，目前已在生物标识、荧光显示等方面得到了广泛的研究和应用［3－5］。

在凶杀案件中，现场通常遗留有血手印，而对血手印的显现、提取和鉴定对案件的侦破往往起到至关重要的作用［6］。显现血手印常用的试剂有四甲基联苯胺、氨基黑、荧光剂、无色孔雀绿、龙胆紫等［7－8］，其主要显现原理是基于蛋白质染色。但在这些试剂中，有的毒性较大，有的对使用设备有一定要求，使用成本较高，有些操作复杂、难以掌握，而且受承痕客体性质、背景颜色、手印遗留时间等因素的影响，使手印的显现和提取具有一定的局限性或存在某种程度的不足。

近年来，国内外技术人员开展了用量子点溶液显现潜在手印的研究，并取得较好的显现效果［9－11］。Becue 等［12］报道了使用 CdTe 量子点水溶液显现血手印的研究，但他们研究的客体不多;因此，本文研究的主要目的在于利用CdTe量子点溶液优异的光致发光性能，将其与血红蛋白结合，从而获得具有荧光的血手印影像。

1 量子点显现血手印原理

血液中的主要成分是血红蛋白，蛋白质在湿态时呈胶体，具有吸附作用，蛋白质肽链尾基上的氨基酸含有羧基和氨基，使血红蛋白氨基与量子点外面包覆的羧基相互作用，因此血手印纹线上会沉积有大量的量子点纳米晶，将手印呈荧光颜色显出。但由于血液是水溶液性的，其在水溶性的量子点溶液中会溶解，从而破坏纹线结构，需要对血液进行固定。使用5-磺基水杨酸先对血手印进行预处理，中和血红蛋白表面的电荷，使蛋白质微粒更容易相互靠近，积聚成团，从而形成沉淀。

2 实验部分

2.1 实验材料

CdTe量子点溶液由 NaHTe、Te粉、CdCl2和巯基乙酸按文献［11］制备，血液由志愿者提供，5-磺基水杨酸(AR，天津福晨化学试剂厂)，烧杯，培养皿，镊子，玻璃棒等。

Hitachi F2500型荧光光谱仪(日本日立公司)，警眼F-400多波段光源(北京龙昊警用器材有限公司生产)，Nikon D80单反数码相机(日本尼康公司)。

2.2 样本制作

实验中用到的客体材料主要有黑色垃圾袋、黑色塑料文件夹、褐色瓷砖等深颜色的非渗透性客体以及黄色封箱胶带、玻璃等常见载体。

用均匀涂有血液的手指在准备好的客体上连续捺印5枚，使血手印逐渐变淡，形成微弱血手印。捺印时用力均匀并防止手指与客体之间的相对滑动，从而得到新鲜潜血手印样本。将该方法制作的血手印样本放置需要的天数，得到陈旧血手印样本。

2.3 血手印的显现

用量子点显现血手印时主要采用以下操作方法:将留有血手印的样本放入质量浓度为2.5%的5-磺基水杨酸溶液中浸泡10 min，然后在清水中漂洗，随后放入显现液中浸泡一段时间，然后将样本取出晾干。显现过程如图1所示。对于瓷砖等体积较大的客体，采用滴显法，然后用水洗干净后晾干。用Nikon D80数码相机在365 nm光源激发下拍照。

图1 血手印显现过程示意图

3 结果与讨论

3.1 荧光测试

通过荧光分光光度计，测得实验所合成的CdTe量子点溶液的荧光光谱图，结果如图2和图3所示。

图2 CdTe量子点溶液的荧光光谱图

图2是所合成的CdTe量子点溶液的荧光光谱图。从图2可以看出，该材料的激发波长光谱范围比较宽，因而具有较好的光源适应性;发射光谱强度大，半峰宽较小，最佳发射波长位于561 nm。该荧光材料的斯托克位移较大，这样的荧光性能有利于在显现手印时消除背景杂色、背景荧光和反射激发光的干扰，便于选择滤光镜，从而检测出清晰的手印纹线。图3为暗室里在紫外光照射下CdTe量子点溶液发射荧光的效果，从图片中可以直观地看到该材料的荧光性能。在实际应用过程中，可以通过使用黄绿色滤光片，并适当延长曝光时间而获得足够亮度的反差，从而得到纹线清晰的血手印影像。

图3 CdTe量子点溶液在365 nm紫外灯照射的荧光效果图

3.2 显现时间

显现时间直接关系到该材料的使用效率，因此考察了不同显现时间对不同客体上血手印显现效果的影响，结果见表1。

从表1中可以看出，对于大多数客体表面上的血手印而言，显现半小时就可以得到良好的影像。适当延长显现时间，血手印荧光亮度变化不大，也不会产生显现过度的现象。但血手印的捺印质量直接影响显现效果，若血手印有粘连，则不能得到理想的显现效果。从客体方面来看，胶带、铝合金、黑色垃圾袋、褐色文件夹容易显现;对于玻璃而言，在显现过后的洗脱过程中，水滴容易吸附在玻璃上，造成背景轻微污染;对于铝片上的血手印，显现效果不如其他客体。

表1 不同客体表面新鲜血手印显现效果

图4 黑色硬塑料上血手印在不同显现时间的显现效果

从图4可以看出，CdTe量子点显现血手印呈黄绿色荧光，与背景形成较大亮度反差。随着显现时间的延长，显现后手印的荧光强度有所增强。一般来说，显现时间应不少于30 min，可以达到显现要求。如果手印较厚，则应适当延长固定时间和显现时间。由于纯血中含有大量血红蛋白，量子点外面的羧基与蛋白质氨基反应，因此会吸附过多的量子点，显现的纹线较粗，但细节特征仍很明显。

将一枚手印剪成两部分，一半不经过处理，另一半用CdTe量子点显现30 min，对比结果见图5。可知CdTe量子点溶液显现血手印具有优良的显现效果，荧光亮度高，与背景反差大。

图5 黄色胶带上血手印经CdTe量子点显现效果

3.3 显现灵敏度

分别以实验中各种客体为载体，对不同浓度的血手印进行显现，结果见表2。

表2 不同浓度的血手印显现效果

实验结果表明，量子点溶液对不同浓度的血手印具有较好的显现效果。对于纯血手印，由于血液量比较丰富，纹线边缘较为粗糙。对于浓度为50%、25%、10%的黑色塑料袋表面上的血手印，量子点附着于纹线后与背景的反差明显，可以获得较好的显现效果。图6是铝合金上不同浓度血手印的显现效果图。随着血液浓度逐渐降低，显现效果依次减弱。当浓度低于5%以后，血液中水含量增加，捺印比较困难，所以显现纹线有所粘连，但依然可获得较高的荧光强度。因此，使用量子点溶液显现血手印具有较高的灵敏度。

图6 黑色铝合金上不同浓度血手印的显现效果

3.4 不同遗留时间

用量子点溶液对不同客体上遗留时间分别为新鲜、7、15、30 d以及60 d的血手印进行显现，对显现效果进行比较发现，量子点显现血手印的显现效果并不会随血手印遗留时间的延长而产生较大影响，对于陈旧的血手印仍有很好的显现效果。因为蛋白质在通常情况下具有较强的稳定性，只要其不腐败，就算遗留时间较长，只需适当延长显现时间，就能成功显出，见图7。

图7 遗留时间为2个月的血手印显现效果

3.5 溶液使用时间考察

分别用新合成的和连续使用1、3、7 d和15 d的量子点溶液对不同客体上的血手印进行显现，通过对显现效果的比较发现，量子点溶液具有较好的抗污染能力，连续使用7 d后，依然可以得到理想的显现效果，见图8。如果显现血手印次数过多或显现客体背景较脏，则会影响显现效果，原因是客体带来的污染物引起量子点发生变化，破坏量子点溶液的稳定性。若显现液在避光条件下保存，可延长使用时间，对于避光保存6个月的CdTe量子点溶液，显现血手印效果与新合成溶液的显现效果并无差异。

图8 CdTe溶液连续使用1周后显现血手印效果

4 结论

采用了一种简便易行的方法，以巯基乙酸为修饰剂在水相中合成了水溶性的CdTe量子点，对多种客体表面上的血手印进行了显现。结果表明，CdTe作为显现血手印的一种新材料，能够显现遗留在非渗透性客体上的新鲜以及陈旧血手印。研究表明，该材料适用客体范围广，灵敏度高，不受客体表面颜色及性质的影响，对深色客体以及粗糙客体上的血手印有独特的显现效果，得到的手印荧光强度高，纹线清晰、连贯，纹线与背景反差大，在刑事技术领域有一定的应用价值。

本文以CdTe量子点溶液作为显现试剂，对多种客体上的血手印显现进行了初步研究，但对该材料显现血手印的综合评价以及与传统显现方法的对比将在后续工作中深入研究。

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