《Talanta》：Application of Lateral Flow Immunoassays for Fingermark Analysis in Forensic Investigations
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本研究探索側流層析試紙（LFA）檢測指紋中內源性血清白蛋白（HSA）的可行性。通過使用功能化碳納米顆粒作為顯色劑，成功開發三線LFA，檢測限達0.001 μg，適用于非多孔表面。實驗顯示，單次指紋在7天后仍可檢測到HSA，且在10名供體中6例成功提取。LFA為便攜式、低成本現場檢測指紋生物標記物提供了新方法，但需進一步驗證復雜條件下的可靠性及更多生物標志物的適用性。
Maria Dede|Luna Molter|Jill van der Kooij|Maurice Aalders|Annemieke van Dam
摘要
在法醫調查中，指紋是犯罪現場的重要痕跡，能夠提供關于指紋來源者的寶貴信息。傳統上，人們通過分析指紋的紋路來進行個體識別。然而，指紋分析常常受到諸如痕跡不明顯、指紋變形或數據庫中缺乏參考樣本等挑戰的限制，這可能導致潛在相關指紋被忽略。除了個體識別之外，指紋還含有多種化學化合物，這些化合物可能為揭示指紋來源者的身份或過去的活動提供額外的法醫線索。本研究使用一種通用蛋白質作為原理驗證，評估了側向流動分析（LFAs）提取特定來源者信息的可行性。實驗結果表明，LFAs能夠特異性地檢測到微量的人血清白蛋白（HSA），在對照樣本中可檢測到低至0.001 μg的HSA，在擦拭樣本中可檢測到0.0075 μg的HSA。開發的一種LFAs能夠在所有十位捐贈者的自然指紋中檢測到HSA，無論是五層堆疊的還是單層指紋。此外，在十位捐贈者中，有五位捐贈者的指紋在玻璃載玻片上沉積七天后仍能檢測到HSA。所開發的提取方案和LFAs設計能夠在十個案例中的六個案例中成功檢測到從非多孔表面采集的指紋中的HSA。我們的研究揭示了通過擦拭可以從指紋中檢測到的內源性HSA水平，以及不同捐贈者之間的潛在差異。未來的研究可以探索HSA以外的其他生物標志物，以提供有關捐贈者生活方式的信息。總體而言，LFAs是一種便攜、用戶友好且時間與成本效益高的方法，未來有望能夠檢測指紋中的特定（生物）化學化合物。
引言
指紋是法醫調查中寶貴的微量證據來源。通常，對其的分析涉及紋路模式或DNA分析以確定指紋的來源者。然而，先前的研究表明，指紋還攜帶可能對犯罪現場調查有用的化學信息。指紋中存在的內源性和外源性化合物會形成一種獨特而復雜的化學基質。這種化學基質可以提供關于來源者的具體信息，如年齡、生物性別、血型、飲食、藥物使用情況以及健康狀況等。
指紋成分的化學分析方法之一是免疫標記。Van Dam等人展示了這項技術的多功能性，表明它適用于各種多孔和非多孔表面的指紋，能夠在單次測試中同時檢測多種化合物，并且與傳統的指紋分析方法（如磁粉染色和靛藍染色）兼容。免疫標記是一種非侵入性檢測方法，與傳統實驗室分析一樣具有信息價值，因為它無需采集血液樣本，并能夠針對性地檢測通過汗孔排出并沉積在表面的代謝物或藥物。然而，其應用目前仍限于實驗室環境。為了使免疫標記更適合法醫應用和現場使用，提出了側向流動分析（LFAs）技術。基于LFAs的測試已經在法醫調查中用于支持犯罪現場證據收集過程中的決策制定，并在調查初期提供關鍵信息。這些定性LFAs具有多種用途，包括檢測非法物質和表征體液等。然而，將此類測試應用于指紋證據的研究尚未展開。在最近的一篇綜述中，我們評估了LFAs在法醫應用中的優勢和局限性，認為LFAs使用方便、成本效益高、檢測速度快且便于攜帶。此外，其靈敏度和特異性可以根據所選視覺增強劑進行調整。因此，開發優化用于指紋分析的LFAs將能夠直接從犯罪現場的指紋中提取有價值的法醫信息。盡管如此，LFAs偶爾也會產生錯誤結果，這可能是由于交叉反應或鉤效應導致的檢測范圍受限（即目標分析物濃度過高時產生假陰性結果）。
在這項原理驗證研究中，使用了Orion公司功能化的碳納米顆粒（CNPs），并開發了一種三線LFAs，用于檢測沉積在非多孔表面上的指紋中的HSA。Drapel等人和van Dam等人已經使用免疫標記技術在指紋中成功檢測到了HSA。然而，尚未有研究利用LFAs檢測指紋中的HSA。選擇HSA作為目標分析物是因為它在人體分泌物和指紋中的含量較高；如果這種普遍且相對豐富的標記物無法通過LFAs可靠檢測到，那么對于其他較少見的標記物，則需要進一步優化檢測方法。選擇CNPs作為視覺增強劑是因為它們提供了一種比量子點（QDs）和金納米顆粒（AuNPs）更經濟、靈敏且環保的替代方案，從而增強了LFAs在法醫調查中的應用性。為了在高分析物濃度條件下評估檢測性能，加入了第三條抗原線，以緩解鉤效應帶來的挑戰。更具體地說，商用LFAs通常是定性的，其動態檢測范圍有限，通常受到鉤效應的限制。當分析物濃度過高時，LFAs容易產生假陰性結果。為了評估三線LFAs在指紋分析中的靈敏度和重復性，進行了一系列對照實驗。準備了HSA稀釋液，將其涂布在孔板中或沉積在干凈的玻璃載玻片上，然后使用尼龍絨毛拭子進行提取。通過比較含有抗HSA抗體的測試線或同型對照條帶，評估了該檢測方法對HSA的特異性。此外，該檢測方法還應用于來自十位不同捐贈者的單層和五層堆疊的指紋樣本。每個指紋被分成兩半：一半添加HSA作為陽性對照，另一半不進行處理，以檢測通過捐贈者汗孔分泌的內源性HSA。還從十位捐贈者處收集了額外的單層指紋樣本，每個指紋也分成兩半：一半在沉積后一天進行分析，另一半在七天后進行分析。此外，還使用開發的LFAs分析了直接從十個不同非多孔物體上采集的指紋樣本。這種方法使得能夠全面評估該檢測方法在指紋分析中的靈敏度和適用性。
材料與方法
實驗中使用的材料和儀器列在表1中。緩沖液的制備方法列在表2中。
結果
首先確定了應打印在膜上的最佳抗原濃度。隨后，使用陽性對照樣本（直接涂布在孔板中或通過擦拭收集）評估了檢測方法的性能。最后，研究了該檢測方法對HSA的特異性，并在指紋分析的背景下評估了其性能。
討論
這項初步研究表明，三線LFAs可用于自然指紋和添加了HSA的指紋中的HSA化學分析。該設計可以檢測更廣泛的蛋白質濃度范圍，并有助于克服鉤效應帶來的假陰性結果問題。通過使用開發的檢測方法，可以在20分鐘內獲得HSA的檢測結果，對照樣本的HSA濃度范圍為0.001 μg至1 μg，擦拭樣本的HSA濃度范圍為0.0075 μg至10 μg。此外，該檢測方法還證明了……
結論
LFAs是一種低成本、用戶友好且便攜的檢測方法，能夠特異性地檢測和半定量感興趣的抗原。這項原理驗證研究表明，LFAs可用于犯罪現場的指紋分析以進行來源者識別。然而，還需要對在不受控制條件下（例如不同基底、環境條件）獲得的指紋進行進一步研究，以確定LFAs在法醫應用中的可靠性和穩健性。在未來的研究中，……
作者貢獻聲明
Maria Dede：撰寫 – 審稿與編輯、初稿撰寫、監督、調查、數據分析、數據管理。Luna Molter：撰寫 – 審稿與編輯、調查。Jill van der Kooij：撰寫 – 審稿與編輯、調查。Maurice Aalders：撰寫 – 審稿與編輯、監督。Annemieke van Dam：撰寫 – 審稿與編輯、監督、資金獲取、概念構思
資助
本項工作得到了荷蘭研究委員會（NWO）的資助，授予編號為NWA 1518 22 071（刑事調查DX項目）和項目編號18237（Veni項目）的支持。
