专利名称：表面功能化的纳米金颗粒用于潜在指纹显现的方法
技术领域：
本发明属于痕量检测技术领域，具体涉及表面功能化的纳米金颗粒用于潜在指纹显现 的方法。
背景技术：
指纹具有人各不同，终生不变和触物留痕的特点，因此，在刑事诉讼过程中起着重要 的证据作用。科学正确地发现、提取、显现鉴定指纹对于开展侦査工作、惩治犯罪具有重 要的实践作用。指纹鉴定是进行个人识别的最可靠的方法之一，在法庭科学中，在事故的 调査和处理中，通过提取指纹往往能提供确切的身份识别。并且随着计算机技术的普及和 指纹自动识别系统的应用，指纹技术正在和即将在人们的生活中得到越来越广泛应用。自1877年，法国医生Aubert利用硝酸银显现出纸上的汗液指纹以来，指纹显现已成 为一门综合运用物理、化学、生物等学科知识和技术的专业技术。目前应用于现场生物印 迹显现的方法主要有光学显现法、物理显现法和化学显现法。这些方法的共同弱点是灵 敏度低，其中有的方法应用后对DNA测试的灵敏度和结果产生干扰。已有的显现试剂和显 现方法依然存在隐患，如采取刷显法时悬浮于空气中的小粒度粉尘、某些有致癌作用的荧 光染料以及熏显法时物质分解反应产生的有毒有害气体，它们均对专业技术人员的身体健 康造成严重危害。目前应用最广泛的粉沫法，这种方法的致命弱点是不能对陈旧指纹进行 显现。新型气化剂的研制由于受安全性和成本的限制，还没有取得突破性进展。目前使用 的光致发光技术同时产生的背景荧光对常规的光致发光生物印迹识别的干扰很大，难达到 预期的要求。因此无毒化和高灵敏度现场生物印迹显现技术的研发已成为法庭科学研究的 重点和世界各国刑事技术人员的努力方向。对于潜在指纹中的有机物成分，如油脂、氨基酸、维他命等，由于质量过小(纳克级)， 所以在相当多的情况下，要求采用的显现方法应当具备特别高的灵敏度。功能化的纳米金 颗粒能与指纹中的油脂类、氨基酸类物质吸附，利用纳米材料的尺寸效应结合功能化基团 的识别功能(并结合其功能化基团之间的识别作用)，来准确地显现时间较久，遭受浸泡或破坏的指纹，从而将可显现识别的指纹范围扩大。本发明提出利用功能化的纳米金颗粒结合银染法对潜在指纹进行显现的方法。发明内容本发明的目的是提供表面功能化的纳米金颗粒用于潜在指纹显现的方法，方法简单、 快速、灵敏度高；对操作者无毒副作用，不借助仪器即可实现的潜在指纹显现方法。本发明提供不同表面功能化的纳米金颗粒(探针1、探针2、探针3、探针4)用于潜在指 纹显现的方法。其中，探针1为垸基硫醇修饰疏水化的纳米金颗粒；探针2为表面活性剂 十六垸基三甲基溴化铵(CTAB)保护的疏水化的纳米金颗粒；探针3为CTAB保护的水溶性的纳米金颗粒；探针4为L-半胱氨酸保护的水溶性纳米金颗粒。本发明的方案是表面功能化的纳米金颗粒(探针l、探针2、探针3、探针4)，与潜 在指纹中残留汗液中的成分发生吸附、静电作用或縮合反应，然后利用银染法，使潜在指 纹样品在银染液中显色，将与指纹中成分识别的纳米金颗粒信号放大，被还原的银颗粒在 样品指纹的纹路处沉积从而呈现黑色，形成可裸眼观察到清晰的指纹图像。一、 硫醇修饰金纳米颗粒即探针1的制备及显现方法探针1的制备室温下，20~50 mmol/L的氯金酸水溶液与40-80 mmol/L四辛基溴化 铵的甲苯溶液混合并搅拌，相转移试剂四辛基溴化铵将氯金酸完全转移到有机相甲苯中； 然后在有机相中加入十二或十八垸基硫醇；伴随剧烈的搅拌，将新配制的0.1 0.4mol/L的 硼氢化钠冰水溶液缓慢地加入到混合溶液中，继续搅拌2 3h后将有机相分离出来，在30 50 。C条件下旋转蒸发剩余溶液，然后加入乙醇并放置在-18~20 。C静置2 4 h，得到的紫黑 色沉淀便是疏水化的垸基硫醇保护的金纳米颗粒(探针l)。指纹显现方法在室温下，将探针1按重量体积比0.01~0.05% (w/v)浓度分散到石油 醚中制成胶体金，使印有潜在指纹的A4纸样品经水浸泡2~5 min后，放入胶体金中浸泡 5 15min，取出样品用清水漂洗，然后浸入配好的银染液中，数分钟后(如5min)取出晾 干，样品中潜在指纹显现并能直接通过裸眼观察。二、 十六院基三甲基溴化铵(CTAB)功能化的胶体金(探针2、探针3)的制备及指 纹显现方法(一)表面活性剂CTAB修饰的疏水化的胶体金即探针2:室温下，将2mM十六烷 基三甲基溴化铵甲苯或氯仿溶液与0.5~5%的氯金酸水溶液混合，剧烈搅拌2 5min后，静 止分层，分离出有机层至于另一容器中；在剩余的氯金酸水溶液中再加入十六垸基三甲基溴化铵甲苯或氯仿溶液仍可以使氯金酸水溶液继续相转移至有机溶剂中，重复以上的过程 可使氯金酸水溶液全部被转移到有机相中；在搅拌下向含有氯金酸的甲苯(或氯仿)溶液 中逐滴加入0.1M硼氢化钠冰水溶液，直至黄色的甲苯溶液变为红色，得到CTAB保护的 疏水化的胶体金(探针2)。指纹显现方法在室温下，印有潜在指纹的A4纸样品先在水中浸泡2 5min后，放入 探针2浸泡5 15min，取出样品用清水漂洗后浸入银染液中，数分钟(如5min)后取出晾 干。(二)表面活性剂CTAB修饰的金溶胶即探针3:室温下，5xlO—4 10—3M氯金酸与 0.01 0.02MCTAB的水溶液混合并搅拌；加入0.01 ~0.1M硼氢化钠冰水溶液还原，得到浅 红色CTAB保护的纳米金溶胶(探针3)。指纹显现方法潜在指纹样品先在石油醚中浸泡后，放入探针3中浸泡5~15 min，取 出样品用石油醚清洗后浸入银染液中，数分钟(如5min)后取出晾干，即得到显现的指纹。三、半胱氨酸功能化的纳米金溶胶即探针4制备及显现方法室温下，氯金酸水溶液在剧烈搅拌下被硼氢化钠冰水溶液还原，接着加入L-半胱氨酸水溶液，继续搅拌10-30 min，得到L-半胱氨酸功能化的胶体金。指纹显现方法与探针2相同，只是探针4代替探针2。本发明利用功能化的纳米金颗粒作为探针识别目标，结合银染法来扩增纳米金颗粒识 别的信号，达到显现清晰指纹的目的。功能化的纳米金颗粒先与潜在指纹中的油脂类、氨 基酸类等物质作用，然后在对苯二酚还原剂存在的条件下，纳米金颗粒可催化Ag+被还原 成Ag 产生的银纳米颗粒包覆金颗粒周围，使纳米金颗粒识别信息被扩大，潜在指纹得 以显现并能直接通过裸眼观察。与传统方法相比本发明具有如下优点1、 方法简单、快速、选择性好；探针反应过程简单、易操作。2、 不借助仪器(裸眼观察)即可识别显现潜在指纹；所有得到的显现指纹在自然光下 即可直接拍照取数据。3、 探针易保存；可重复使用多次，每次操作只需新配制银染液即可，储存时，探针l、 探针2通常在4'C条件下保存几个月不发生变化，探针3、探针4在常温下保存即可。4、 指纹图像与基底对比清晰，保留时间长。5、 探针使用安全，对操作者无毒副作用。本发明提供的新型指纹显现试剂及其显现方法，使用表面修饰的纳米金溶胶作为潜在 指纹显现的探针，灵敏度高，易操作，选择性好，对操作者无毒副作用，应用前景好。
附图1、为探针1用于潜在指纹显现得到的指纹图像; 附图2、为探针1用于潜在指纹显现得到的指纹图像; 附图3、为探针2用于潜在指纹显现得到的指纹图像; 附图4、为探针2用于潜在指纹显现得到的指纹图像; 附图5、为探针3用于潜在指纹显现得到的指纹图像;附图6、为探针4用于潜在指纹显现得到的指纹图像。
具体实施方式
实施例1:硫醇修饰纳米金颗粒即探针1的制备及指纹显现方法一 (一)十二烷基硫醇修饰纳米金 颗粒的制备(1) 室温下，30 mmol/L的氯金酸水溶液与50 mmol/L的四辛基溴化铵的甲苯溶液混合 并搅拌，直到氯金酸被完全转移到有机相甲苯中；(2) 在有机相中加入十二烷基硫醇；G)伴随剧烈的搅拌，将新配制的0.4mol/L的硼氢化钠冰水溶液缓慢地加入到混合溶 液中，继续搅拌3h后将有机相分离出来；(4)在40 。C条件下旋转蒸发剩余溶液，然后加入乙醇并放置在-18 。C保持4 h，得到 的紫黑色沉淀便是疏水化的十二垸基硫醇保护的金纳米颗粒。指纹显现过程在室温下，将探针1 (十二垸基硫醇功能化的金纳米颗粒)按0.05% (w/v) 浓度分散到石油醚中，制成胶体金，使印有潜在指纹的A4纸样品经水浸泡2min后，放入 胶体金中浸泡5-10min，取出样品用清水漂洗，然后浸入配好的银染液中，约5min后取 出晾干，样品中潜在指纹显现并能直接通过裸眼观察，在自然光下即可直接拍照取数据(附 图1)。银染液的配制方法(1)10mL柠檬酸缓冲溶液pH二3.5; (2)对苯二酚1 g溶于30mL水中；(3) 0.2-0.4g的硝酸银(或醋酸银)溶于2mL水中；(4)前二种溶液完全溶解后混合，在临用前加入硝酸银溶液。 实施例2:硫醇修饰纳米金颗粒即探针1的制备及指纹显现方法一 (二)十八烷基硫醇修饰的纳米金颗粒的制备及指纹显现方法除了用十八烷基硫醇代替十二垸基硫醇以外，其余制备 过程与十二烷基硫醇保护的金纳米颗粒的制备过程相同；指纹显现过程与十二烷基硫醇功能化的纳米金颗粒相同(附图2)。 实施例3:表面活性剂CTAB修饰的疏水化的胶体金即探针2的制备及指纹显现过程制备(l)室温下，将2mM十六烷基三甲基溴化铵甲苯溶液与1%的氯金酸水溶液混 合，剧烈搅拌5 min后，静止分层，分离出甲苯层至另一容器中；(2)在剩余的氯金酸水 溶液中再加入同浓度的十六垸基三甲基溴化铵甲苯溶液仍可以使氯金酸水溶液转移到有机 溶剂甲苯中，重复以上的过程可以使氯金酸水溶液全部被转移到甲苯中；(3)在搅拌下向 含有氯金酸的甲苯溶液中逐滴加入0.1M硼氢化钠冰水溶液，直至黄色的甲苯溶液变为红 色，得到CTAB保护的疏水化的胶体金(探针2)。指纹显现过程在室温下，印有潜在指纹的A4纸样品先在水中浸泡2min后，放入探 针2浸泡5 15min，取出样品用清水漂洗后浸入银染液中，约5 min后取出晾干(附图3)。用三氯甲烷代替甲苯作为溶剂，按上述实验过程也可得到CTAB保护的疏水化的胶体 金(探针2),指纹显现过程与甲苯溶剂探针2相同(附图4)。实施例4:表面活性剂CTAB修饰的金溶胶即探针3的制备及指纹显现过程-制备(1)室温下，5xlO—"M氯金酸与0.02MCTAB的水溶液混合并搅拌；(2)加入 O.OIM硼氢化钠冰水溶液还原，得到浅红色CTAB保护的纳米金溶胶(探针3)。指纹显现过程潜在指纹样品先在石油醚中浸泡后，放入探针3中浸泡5-10min，取 出样品用石油醚清洗后浸入银染液中，约5min取出晾干，即得到显现的指纹(附图5)。实施例5:半胱氨酸功能化的纳米金溶胶即探针4的制备及指纹显现方法制备室温下，1(^M的氯金酸水溶液在剧烈搅拌下被0.01g硼氢化钠冰水溶液还原， 接着加入2xl()4ML-半胱氨酸水溶液，继续搅拌20min，得到L-半胱氨酸功能化的胶体 金(探针4)。指纹显现过程潜在指纹样品先经水浸泡2min后，放入探针4中浸泡5-10min，取 出样品用清水漂洗后，浸入配好的银染液中，约5min后取出晾干，即得到显现的指纹(附 图6)。
权利要求
1. 硫醇修饰纳米金颗粒探针1的制备方法，其特征是室温下，20～50mmol/L的氯金酸水溶液与40～80mmol/L四辛基溴化铵的甲苯溶液混合并搅拌，相转移试剂四辛基溴化铵将氯金酸完全转移到有机相甲苯中；然后在有机相中加入十二或十八烷基硫醇；伴随剧烈的搅拌，将新配制的0.1～0.4mol/L的硼氢化钠冰水溶液缓慢地加入到混合溶液中，继续搅拌2～3h后将有机相分离出来，在30～50℃条件下旋转蒸发剩余溶液，然后加入乙醇并放置在-18～20℃静置2～4h，得到的紫黑色沉淀便是疏水化的烷基硫醇保护的金纳米颗粒探针1。
2、如权利要求1的硫醇修饰金纳米颗粒探针1的制备方法，其特征是-(1) 室温下，30 mmol/L的氯金酸水溶液与50 mmol/L的四辛基溴化铵的甲苯溶液混合 并搅拌，直到氯金酸被完全转移到有机相甲苯中；(2) 在有机相中加入十二垸基硫醇；(3) 伴随剧烈的搅拌，将新配制的0.4 mol/L的硼氢化钠冰水溶液缓慢地加入到混合溶 液中，继续搅拌3h后将有机相分离出来；(4) 在40。C条件下旋转蒸发剩余溶液，然后加入乙醇并放置在-18。C保持4h，得到 的紫黑色沉淀便是疏水化的十二烷基硫醇保护的金纳米颗粒探针1。
3、 如权利要求1的硫醇修饰金纳米颗粒探针1用于指纹显现方法，其特征是在室温 下，将探针1按重量体积比0.01~0.05%浓度分散到石油醚中制成胶体金，使印有潜在指纹的 A4纸样品经水浸泡2 5 min后，放入胶体金中浸泡5~15 min，取出样品用清水漂洗，然后 浸入配好的银染液中，数分钟后取出晾干，样品中潜在指纹显现并能直接通过裸眼观察；银染液的配制方法(1) 10mL柠檬酸缓冲溶液pH-3.5; (2)对苯二酚1 g溶于30 mL水中；(3) 0.2-0.4g的硝酸银或醋酸银溶于2 mL水中；(4)前二种溶液完全溶解后混合， 在临用前加入硝酸银溶液。
4、 表面活性剂CTAB修饰的疏水化的胶体金探针2的制备方法,其特征是室温下，将2 mM十六垸基三甲基溴化铵甲苯或氯仿溶液与0.5~5 %的氯金酸水溶液混合，剧烈搅拌 2-5min后，静止分层，分离出有机层至于另一容器中；在剩余的氯金酸水溶液中再加入十 六垸基三甲基溴化铵甲苯或氯仿溶液仍可以使氯金酸水溶液继续相转移至有机溶剂中，重复 以上的过程可使氯金酸水溶液全部被转移到有机相中；在搅拌下向含有氯金酸的甲苯或氯仿 溶液中逐滴加入0.1M硼氢化钠冰水溶液，直至黄色的甲苯溶液变为红色，得到CTAB保护的疏水化的胶体金探针2。
5、如权利要求4的表面活性剂CTAB修饰的疏水化的胶体金探针2用于指纹显现的方法，其特征是在室温下，印有潜在指纹的A4纸样品先在水中浸泡2 5 min后，放入探针 2浸泡5 15min，取出样品用清水漂洗后浸入银染液中，数分钟后后取出晾干。
6、 表面活性剂CTAB修饰的金溶胶即探针3的制备方法,其特征是:室温下，5x10—4~10—3M 氯金酸与0.01 0.02 M CTAB的水溶液混合并搅拌;加入0.01 ~0.1M硼氢化钠冰水溶液还原， 得到浅红色CTAB保护的纳米金溶胶探针3。
7、 如权利要求6的表面活性剂CTAB修饰的金溶胶即探针3用于指纹显现的方法，其 特征是潜在指纹样品先在石油醚中浸泡后，放入探针4中浸泡5 15min，取出样品用石油 醚清洗后浸入银染液中，数分钟后取出晾干，即得到显现的指纹。
8、 半胱氨酸功能化的纳米金溶胶探针4制备方法其特征是室温下，氯金酸水溶液在剧烈搅拌下被硼氢化钠冰水溶液还原，接着加入L-半胱氨酸水溶液，继续搅拌10 30min，得到L-半胱氨酸功能化的胶体金探针4。
9、 如权利要求7的半胱氨酸功能化的纳米金溶胶探针4用于指纹显现的方法，其特征 是用半胱氨酸功能化的纳米金溶胶探针4代替表面活性剂CTAB修饰的疏水化的胶体金探 针2，其余与权利要求5相同。
全文摘要
本发明属于痕量检测技术领域，具体涉及表面功能化的纳米金颗粒用于潜在指纹显现的方法。本发明提供不同表面功能化的纳米金颗粒(探针)用于潜在指纹显现的方法。分别为烷基硫醇修饰疏水化的纳米金颗粒、表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)保护的疏水化的纳米金颗粒、CTAB保护的水溶性的纳米金颗粒及L-半胱氨酸保护的水溶性纳米金颗粒。探针与潜在指纹中残留汗液中的成分发生吸附、静电作用或缩合反应，然后利用银染法，使潜在指纹样品在银染液中显色，将与指纹中成分识别的纳米金颗粒信号放大，被还原的银颗粒在样品指纹的纹路处沉积从而呈现黑色，形成可裸眼观察到清晰的指纹图像。方法简单、快速、灵敏度高；无毒副作用。
文档编号A61B5/117GK101268946SQ20081005067
公开日2008年9月24日 申请日期2008年4月30日 优先权日2008年4月30日
发明者兰亚乾, 芳 柴, 王春刚, 苏忠民 申请人:东北师范大学