專利名稱：一種基于電化學發(fā)光標記物顯現(xiàn)潛在指紋的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于潛在指紋顯現(xiàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于電化學發(fā)光標記物的潛在指紋顯現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
指紋由一種叫做摩擦嵴的脊狀突起系列組成，具有非常特殊的生理結(jié)構(gòu)和特征體系。指紋在法醫(yī)鑒定及人身識別方面擔任著重要作用，同時廣泛應(yīng)用于日常生活中的安全檢驗、訪問控制、個人認證等領(lǐng)域。所謂潛在指紋，是指人的手指、手掌觸摸物體時，由于分泌的汗垢和油脂與物面的相互作用，在物面上留下反映指掌面皮膚乳突線花紋的印痕(分為汗垢和油脂組成的嵴線區(qū)域以及凹陷的峪線區(qū)域)。這種印痕，在多數(shù)情況下不能被目力或儀器直接察見，如同照相感光膠片經(jīng)過曝光形成潛影一樣，需通過顯影處理才能顯示原·有的圖像，所以稱為潛在指紋。根據(jù)顯現(xiàn)原理的不同，潛在指紋顯現(xiàn)方法主要有三類光學顯現(xiàn)法、化學顯現(xiàn)法以及物理吸附法，其基本原理就是使用一種光線或物質(zhì)作用于指紋印痕的汗液物質(zhì)，使不能看見的汗液指紋變?yōu)榭梢姷?。近年來不斷有研究者利用各種新技術(shù)進行指紋顯現(xiàn)及指紋成分的檢測，如質(zhì)譜成像、紅外/拉曼成像、免疫標記成像、掃描電化學顯微成像及局部電流成像等。其中基于電化學原理顯現(xiàn)潛在指紋的技術(shù)受到人們越來越多的關(guān)注。Shan等利用表面等離子共振光信號引起的局部電流變化來對指紋進行顯現(xiàn)，并用于TNT檢測，成果發(fā)表在Sicence上(Science, 2010, 327)。Qin等將掃描電化學顯微鏡(SECM)技術(shù)用于多種客體上的指紋顯現(xiàn)，根據(jù)法拉第電流的變化來反應(yīng)指紋的拓撲結(jié)構(gòu)(Electroanalysis, 2012, 24，1_6)。盡管指紋顯現(xiàn)方法繁多，但目前指紋顯現(xiàn)技術(shù)中仍然存在諸多困難。例如，成功的潛在指紋顯現(xiàn)非常依賴于指紋殘留物的化學組成，實踐中由于選用了不恰當?shù)娘@現(xiàn)技術(shù)而破壞指紋物證的現(xiàn)象時有發(fā)生。再如，盡管掃描電化學顯微鏡技術(shù)是一種非常靈敏的非創(chuàng)檢測技術(shù)，但是其檢測過程費時，若得到厘米級圖像需要耗費十幾到幾十小時。因此目前仍然需要一種技術(shù)簡單、快速、適用范圍廣的方法對潛在指紋進行顯現(xiàn)。電化學發(fā)光是電化學反應(yīng)和化學發(fā)光相結(jié)合的產(chǎn)物，是通過將電能轉(zhuǎn)換成輻射能實現(xiàn)的。由于電化學發(fā)光是在電極表面產(chǎn)生的，因此可以反應(yīng)出電極反應(yīng)活性，并且具有背景低、時空可控等優(yōu)點。因此，電化學發(fā)光被廣泛應(yīng)用于成像研究，例如觀察電極的功能區(qū)域、檢查電化學活性位點等。同時電化學發(fā)光成像也已成功用于制備各種微電化學和微流體系統(tǒng)、篩選代謝物毒性以及檢測腫瘤標志物蛋白等。電化學發(fā)光檢測中最廣泛使用的發(fā)光標記物為N-羥基琥珀酰亞胺酯活化的三聯(lián)吡啶釕。當它標記蛋白、抗體或核酸時，酯鏈斷裂，與生物分子上的氨基結(jié)合。目前，將活化的三聯(lián)吡啶釕復(fù)合物用于指紋標記并進行電化學發(fā)光成像未有報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于電化學發(fā)光標記物顯現(xiàn)潛在指紋的方法；該方法簡單、快速、發(fā)光強度高。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種基于電化學發(fā)光標記物顯現(xiàn)潛在指紋的方法，該方法在電化學發(fā)光成像系統(tǒng)上實現(xiàn)；電化學發(fā)光成像系統(tǒng)包括電化學反應(yīng)池、恒電位控制儀和CCD照相機，電化學反應(yīng)池包括底座和池體，底座上具有凹槽，池體中空，通過0型密封 圈和螺絲固定在凹槽上，池體一側(cè)有一小孔；恒電位控制儀包括工作電極、對電極和參比電極，參比電極安放在小孔內(nèi)，其中，工作電極為ITO (銦錫氧化物導(dǎo)電玻璃),對電極為鉬環(huán),參比電極為Ag/AgCl電極或Ag電極；該方法包括以下步驟
(I)電極預(yù)處理將工作電極依次在丙酮、乙醇和去離子水中各超聲清洗10-20min，再用去尚子水徹底沖洗干凈，用IS氣吹干。(2)指印樣本制備用膠帶將不同客體上的指印提取下來，然后轉(zhuǎn)移到工作電極上，形成指印樣本；
(3)用活化的三聯(lián)吡啶釕復(fù)合物標記指印將50 活化的三聯(lián)吡啶釕復(fù)合物涂覆在指印樣本上，蓋上表面皿防止溶液揮發(fā)，在室溫下反應(yīng)
30min以上，用去離子水沖洗樣本以除去未反應(yīng)的復(fù)合物，用氬氣吹干；
(4)電化學發(fā)光成像將上述處理的工作電極、對電極和參比電極置于電化學反應(yīng)池中，然后將含共反應(yīng)劑的反應(yīng)溶液加入電化學反應(yīng)池中，恒電位控制儀通電，CCD照相機采集指紋圖像；所述反應(yīng)溶液由在每升磷酸鹽緩沖溶液中加入50mmol 二正丁基乙醇胺和
0.15mol氯化鈉組成，磷酸鹽緩沖溶液的pH為7. 4，恒電位控制儀的電位為I. 3V。進一步地，所述步驟(2)中，所述客體包括但不限于電腦屏、光盤、硬幣、桌面和不銹鋼器具。進一步地，所述步驟(3)中，所述活化的三聯(lián)吡啶釕復(fù)合物為N-羥基琥珀酰亞胺活化的三聯(lián)吡啶釕。本發(fā)明的有益效果是，
I、該方法檢測迅速，只需數(shù)秒鐘即可得到厘米級圖像，遠遠快于掃描電化學顯微鏡技術(shù)(十幾至幾十小時)。2、不需要昂貴儀器；不需要外加激發(fā)光源，因此不存在背景光干擾，優(yōu)于熒光法。3、由于電化學發(fā)光反應(yīng)是由固定在指印上的發(fā)光體與溶解在反應(yīng)溶液中的共反應(yīng)劑產(chǎn)生的，因此發(fā)光體的自猝滅效應(yīng)低，顯現(xiàn)效果明顯優(yōu)于熒光法。4、該方法靈敏度高，既可以用于顯現(xiàn)油潛指印，也可用于顯現(xiàn)活性物質(zhì)較少的汗?jié)撝赣　?、與傳統(tǒng)共反應(yīng)劑三正丙胺相比，該方法使用的共反應(yīng)劑二正丁基乙醇胺具有發(fā)光強度高、環(huán)境友好的優(yōu)點。


圖I是電化學發(fā)光成像系統(tǒng)示意 圖2是電化學反應(yīng)池的結(jié)構(gòu)示意 圖3是用活化的三聯(lián)吡啶釕復(fù)合物處理3. 5h的油潛指印的電化學發(fā)光 圖4是用活化的三聯(lián)吡啶釕復(fù)合物處理6 h的油潛指印的電化學發(fā)光 圖5是用稀釋兩倍的活化的三聯(lián)吡啶釕復(fù)合物處理3. 5h的油潛指印的電化學發(fā)光 圖6是用活化的三聯(lián)吡啶釕復(fù)合物處理3. 5h的汗?jié)撝赣〉碾娀瘜W發(fā)光 圖中，電化學反應(yīng)池I、恒電位控制儀2、CXD照相機3、底座4、池體5、凹槽6、O型密封圈7、螺絲8、小孔9、工作電極10、對電極11、參比電極12。
具體實施例方式本發(fā)明的原理是人類手指表面皮膚布滿汗腺，觸物留痕。一般來說留在客體表面的指紋物質(zhì)較少，一般為0. Ilmg,其中99%為水分,會迅速蒸發(fā)掉；固體物質(zhì)只占1%，其中2/3是有機物質(zhì)，如氨基酸、蛋白質(zhì)、脂肪酸、尿素等；剩余1/3是無機物質(zhì)。本發(fā)明以指 印中的氨基酸為檢測物，制備了活化的三聯(lián)吡啶釕復(fù)合物。它可以通過分子上的N-羥基琥珀酰亞胺酯與指印氨基酸中的氨基發(fā)生共價結(jié)合，從而標記并固定在指紋上。繼而將標記好的樣本安裝在電化學反應(yīng)池中，加入含共反應(yīng)劑的反應(yīng)溶液，施加一定電位，指紋上標記的三聯(lián)吡啶釕復(fù)合物即可與溶液中的共反應(yīng)劑發(fā)生電化學發(fā)光反應(yīng)，從而顯現(xiàn)出指紋的紋路。本發(fā)明基于電化學發(fā)光標記物顯現(xiàn)潛在指紋的方法在電化學發(fā)光成像系統(tǒng)上實現(xiàn)。如圖I和2所示，電化學發(fā)光成像系統(tǒng)包括電化學反應(yīng)池I、恒電位控制儀2和CXD照相機3，電化學反應(yīng)池I包括底座4和池體5，底座4上具有凹槽6，池體5中空，通過0型密封圈7和螺絲8固定在凹槽6上，池體5—側(cè)有一小孔9。恒電位控制儀2包括工作電極10、對電極11和參比電極12，參比電極12安放在小孔9內(nèi)，其中，工作電極為ITO (銦錫氧化物導(dǎo)電玻璃)，對電極為鉬環(huán)，參比電極為Ag/AgCl電極或Ag電極。電化學反應(yīng)池I的材質(zhì)可以為聚四氟乙烯；但不限于此。本發(fā)明的方法包括以下步驟
I、電極預(yù)處理將工作電極10依次在丙酮、乙醇和去離子水中各超聲清洗10-20min，再用去尚子水徹底沖洗干凈，用IS氣吹干。2、指印樣本制備用膠帶將不同客體上的指印提取下來，然后用適中力度轉(zhuǎn)移到工作電極10上，形成指印樣本；客體包括但不限于電腦屏、光盤、硬幣、桌面和不銹鋼器具。3、用活化的三聯(lián)吡啶釕復(fù)合物標記指印將50 活化的三聯(lián)吡啶釕復(fù)合物涂覆在指印樣本上，蓋上表面皿防止溶液揮發(fā)，在室溫下反應(yīng)30min以上，用去離子水沖洗樣本以除去未反應(yīng)的復(fù)合物，用氬氣吹干。活化的三聯(lián)吡啶釕復(fù)合物為N-羥基琥珀酰亞胺活化的三聯(lián)吡啶釕，可依據(jù)文獻(Biophysical Journal, 1995，68，342-350)合成，得到的終產(chǎn)物為該復(fù)合物的二甲基甲酰胺溶液，本步驟中，將其涂覆在指印樣本上。4、電化學發(fā)光成像將上述處理的工作電極10、對電極11和參比電極12置于電化學反應(yīng)池I中，然后將含共反應(yīng)劑的反應(yīng)溶液加入電化學反應(yīng)池I中，恒電位控制儀2通電，CXD照相機3采集指紋圖像。反應(yīng)溶液由在每升磷酸鹽緩沖溶液中加入50mmol 二正丁基乙醇胺和0. 15mol氯化鈉組成，磷酸鹽緩沖溶液的PH為7. 4。恒電位控制儀2的電位為I. 3V。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。
本發(fā)明是基于電化學發(fā)光標記物顯現(xiàn)潛在指紋，將一枚指印用活化的三聯(lián)吡啶釕復(fù)合物標記后，安裝在如圖2所示的電化學反應(yīng)池中，按照圖I所示組裝成三電極體系，通過施加一定的電位，電極表面產(chǎn)生的電化學發(fā)光會被上方的高靈敏CCD照相機捕獲，由此得到指印圖像。實施例I
(1)在ITO上按一枚油潛指??；
(2)用活化的三聯(lián)吡啶釕復(fù)合物孵育4h，用去離子水沖洗以除去未反應(yīng)的復(fù)合物；
(3)將樣本安裝在電化學反應(yīng)池中，加入50mM二正丁基乙醇胺的磷酸鹽緩沖溶液，通過三電極體系施加I. 3V電位，用高靈敏CCD照相機對圖像進行捕獲，得到圖3所示的電化學發(fā)光圖像。實施例2
(1)在ITO上按一枚油潛指??；
(2)用活化的三聯(lián)吡啶釕復(fù)合物孵育6h，用去離子水沖洗以除去未反應(yīng)的復(fù)合物；
(3)將樣本安裝在電化學反應(yīng)池中，加入50mM二正丁基乙醇胺的磷酸鹽緩沖溶液，通過三電極體系施加I. 3V電位，用高靈敏CCD照相機對圖像進行捕獲，得到圖4所示的電化學發(fā)光圖像。實施例3
(1)在ITO上按一枚油潛指?。?br> (2)然后用稀釋兩倍的活化的三聯(lián)吡啶釕復(fù)合物孵育3.5h，用去離子水沖洗以除去未反應(yīng)的復(fù)合物；
(3)將樣本安裝在電化學反應(yīng)池中，加入50mM二正丁基乙醇胺的磷酸鹽緩沖溶液，通過三電極體系施加I. 3V電位，用高靈敏CCD照相機對圖像進行捕獲，得到圖5所示的電化學發(fā)光圖像。實施例4
(1)在ITO上按一枚汗?jié)撝赣。?br> (2)用活化的三聯(lián)吡啶釕復(fù)合物孵育3.5h，用去離子水沖洗以除去未反應(yīng)的復(fù)合物；
(3)將樣本安裝在電化學反應(yīng)池中，加入50mM二正丁基乙醇胺的磷酸鹽緩沖溶液，通過三電極體系施加I. 3V電位，用高靈敏CCD照相機對圖像進行捕獲，得到圖6所示的電化學發(fā)光圖像。 上述實施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于電化學發(fā)光標記物顯現(xiàn)潛在指紋的方法，該方法在電化學發(fā)光成像系統(tǒng)上實現(xiàn)；電化學發(fā)光成像系統(tǒng)包括電化學反應(yīng)池、恒電位控制儀和CCD照相機，電化學反應(yīng)池包括底座和池體，底座上具有凹槽，池體中空，通過O型密封圈和螺絲固定在凹槽上，池體一側(cè)有一小孔；恒電位控制儀包括工作電極、對電極和參比電極，參比電極安放在小孔內(nèi)，其中，工作電極為ITO (銦錫氧化物導(dǎo)電玻璃)，對電極為鉬環(huán)，參比電極為Ag/AgCl電極或Ag電極；其特征在于，該方法包括以下步驟 (1)電極預(yù)處理將工作電極依次在丙酮、乙醇和去離子水中各超聲清洗10-20min，再用去離子水徹底沖洗干凈，用氬氣吹干； (2)指印樣本制備用膠帶將不同客體上的指印提取下來，然后轉(zhuǎn)移到工作電極上，形成指印樣本； (3)用活化的三聯(lián)吡啶釕復(fù)合物標記指印將50 活化的三聯(lián)吡啶釕復(fù)合物涂覆在指印樣本上，蓋上表面皿防止溶液揮發(fā)，在室溫下反應(yīng)30min以上，用去離子水沖洗樣本以除去未反應(yīng)的復(fù)合物，用氬氣吹干； (4)電化學發(fā)光成像將上述處理的工作電極、對電極和參比電極置于電化學反應(yīng)池中，然后將含共反應(yīng)劑的反應(yīng)溶液加入電化學反應(yīng)池中，恒電位控制儀通電，CCD照相機采集指紋圖像；所述反應(yīng)溶液由在每升磷酸鹽緩沖溶液中加入50mmol 二正丁基乙醇胺和0.15mol氯化鈉組成，磷酸鹽緩沖溶液的pH為7. 4，恒電位控制儀的電位為I. 3V。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于電化學發(fā)光標記物顯現(xiàn)潛在指紋的方法，其特征在于，所述步驟2中，所述客體包括但不限于電腦屏、光盤、硬幣、桌面和不銹鋼器具。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于電化學發(fā)光標記物顯現(xiàn)潛在指紋的方法，其特征在于，所述步驟3中，所述活化的三聯(lián)吡啶釕復(fù)合物為N-羥基琥珀酰亞胺活化的三聯(lián)吡啶釕。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于電化學發(fā)光標記物顯現(xiàn)潛在指紋的方法，該方法用活化的三聯(lián)吡啶釕復(fù)合物為電化學發(fā)光標記物，它可以通過分子上的N-羥基琥珀酰亞胺酯與指印氨基酸中的氨基發(fā)生共價結(jié)合，從而標記并固定在指紋上；繼而在一定電位下與溶液中的共反應(yīng)劑(二正丁基乙醇胺)發(fā)生電化學發(fā)光反應(yīng)，從而顯現(xiàn)出指紋的紋路，包括整體形貌(一級結(jié)構(gòu))和細節(jié)特征(二級結(jié)構(gòu))；本發(fā)明采用的電化學發(fā)光技術(shù)不需要外加激發(fā)光源、不存在背景光，且大大降低了發(fā)光劑的自猝滅現(xiàn)象，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)熒光成像法；該成像技術(shù)能夠迅速獲取圖像，遠遠快于掃描電化學顯微鏡；使用的電化學發(fā)光共反應(yīng)劑為二正丁基乙醇胺，它具有發(fā)光強度大、環(huán)境友好的特點。
文檔編號G01N21/76GK102727213SQ20121020485
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者李妍, 蘇彬, 許林茹 申請人:浙江大學