FITC‑SiO2/PAA空心纳米粒子及其在潜指纹显现中的应用的制作方法

本发明属于纳米复合材料及指纹显现技术领域，具体涉及一种荧光二氧化硅纳/聚丙烯酸空心纳米粒子及其在潜指纹显现中的应用。

背景技术：

指纹，也叫掌印，即是表皮上突起的纹线。通常意义上的指纹，是指人的手指第一节手掌面皮肤上的乳突线花纹，由于人的指纹是遗传与环境共同作用的，其与人体健康也密切相关，因而指纹人人皆有，却各不相同，由于指纹重复率极小，大约150亿分之一，故其称为“人体身份证”，是物证证据之首。指纹显现技术在物证技术领域一直发挥着举足轻重的作用。目前应用于现场指纹显现的方法主要有：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。目前，DNA 检测技术已成为全球公认的对生物物证进行个体识别及亲缘关系判断最为有效的技术方法。如果把指纹物证和生物物证相结合，在实现指纹高质量显现的同时，进行指纹的DNA 提取与检测，势必会在很大程度上提高物证的提取率和利用率。但是，指纹显现与指纹的DNA 提取与检测通常是相互制约、相互影响的：一方面，如果先进行指纹显现，显现试剂会在不同程度上对指纹的DNA 提取造成污染，甚至导致指纹的DNA 检测失败；另一方面，如果先进行指纹DNA 的提取与检测，必然会破坏指纹，最终导致指纹显现的失败。鉴于此，提出一种对指纹的DNA 提取与检测无影响的无损显现新技术具有重要的理论研究意义和实践应用价值。

随着纳米技术向刑事技术领域的渗透，先进的纳米荧光材料已经逐渐被应用到潜在指纹的显现技术中。与传统的指纹显现试剂相比，使用荧光纳米材料显现指纹能够有效提高指纹显现的对比度、灵敏度和选择性，可以显现一些分辨不明显的背景表面的潜指纹。

技术实现要素：

本发明的目的是为了缩短反应步骤、保证粒子的高分散性，而提供一种荧光二氧化硅/聚丙烯酸空心纳米纳米粒子。

荧光二氧化硅纳/聚丙烯酸空心纳米粒子，它是由下述方法制备的：

1）将0.2 g mL^-1的 PAA水溶液50 ~ 100 µL和4 M NH₃•H₂O 50 ~ 100 µL 依次加入到5 ~ 10 mL去离子水中，超声分散10 ~ 20 min；

2）在磁力搅拌下将60 ~ 120 mL异丙醇缓慢滴加入步骤1）得到的溶液中，磁力搅拌2 ~ 4 h后即得PAA-NH₄纳米粒子；

3）取10 ~ 20 mL上述步骤2）得到的溶液，加入2 M NH₃•H₂O溶液调节溶液的pH值为8 ~ 10，再加入5 ~ 7 μL FITC-硅烷前驱体和300 ~ 500 µL 20 %的正硅酸四乙酯TEOS的异丙醇溶液；随后，将混合溶液在室温下持续搅拌24小时；

4）将上述步骤3）得到的溶液进行离心分离，再用异丙醇和去离子水洗涤数次，所得固体70 ~ 100℃真空干燥8 ~ 10 h，即得干燥荧光二氧化硅/聚丙烯酸FITC-SiO₂/PAA空心纳米粒子。

步骤1）所述的PAA水溶液为50-70 µL；

步骤2）所述的异丙醇为80-100mL；

步骤3）所述的pH值为9；

本发明的又一个目的是荧光二氧化硅纳/聚丙烯酸空心纳米粒子在指纹显现中的应用。

所述的应用为毛刷蘸取荧光二氧化硅纳/聚丙烯酸空心纳米粒子，刷在印有指纹客体，在紫外光源下，用数码相机拍照。

本发明提供了荧光二氧化硅纳/聚丙烯酸空心纳米粒子FITC-SiO₂/PAA，它是采用一步PAA-NH4模版法制备的，既缩短了反应步骤又保证了粒子的高分散性；吸附能力强、荧光强度高，可以显现各种质地表面（玻璃片、实验台面、刀具及杂志表面）的潜指纹， 而且不破坏潜指纹的潜在信息，不影响潜指纹的DNA鉴定；保证高对比度、高灵敏度、高选择性显现指纹的同时，实现对指纹的DNA 提取与检测。

本发明的优点：

1、本发明采用独特的PAA-NH₄模版法，一步合成荧光二氧化硅/聚丙烯酸空心纳米粒子，既缩短了反应步骤又保证了粒子的高分散性；

2、本发明得到的荧光二氧化硅/聚丙烯酸空心纳米粒子荧光强度高、吸附能力强，对血潜指纹和汗潜指纹都有很好的显现效果；

3、本发明得到的荧光二氧化硅/聚丙烯酸空心纳米粒子粒径均匀、分散性好，可以显现各种质地表面（玻璃片、实验台面、刀具及杂志表面）的潜指纹。 不破坏潜指纹的潜在信息，不影响潜指纹的DNA鉴定；

4、本发明FITC-SiO₂/PAA易制和保存；造价低，使用量少。

附图说明

图1为本发明制备得到的FITC-SiO₂/PAA空心纳米粒子的透射电镜图；

图2为用FITC-SiO₂/PAA材料刷显现玻璃表面潜指纹的图像；

图3为用FITC-SiO₂/PAA材料刷显杂志表面潜指纹的图像；

图4为用FITC-SiO₂/PAA材料刷显刀具表面潜指纹的图像；

图5为指纹显现后测试的DNA全谱与血液中检测得到的DNA全谱的对比图。

具体实施方式

实施例1：荧光二氧化硅/聚丙烯酸空心纳米粒子的制备

将100 µL PAA水溶液0.2 g mL^-1和100 µL 4 m NH₃·H₂O 依次加入到10 mL去离子水中，超声分散20 min。在磁力搅拌下将120 mL异丙醇缓慢滴加入到溶液中，磁力搅拌4 h后即得PAA-NH₄纳米粒子（如图1所示）， 取20 mL上述溶液，加入2 mNH₃·H₂O溶液调节溶液的pH值大约为10，再加入7 μL FITC-硅烷前驱体和500 µL 20 % TEOS的异丙醇溶液。随后，将混合溶液在室温下持续搅拌24小时，再用异丙醇和去离子水洗涤数次，所得固体100 ^oC真空干燥10 h，即得干燥荧光二氧化硅/聚丙烯酸（FITC-SiO₂/PAA）空心纳米粒子。

实施例2：

将50 µL PAA水溶液0.2 g mL^-1 和50 µL 4 m NH₃·H₂O 依次加入到10 mL去离子水中，超声分散10 min。在磁力搅拌下将60 mL异丙醇缓慢滴加入到溶液中，磁力搅拌3 h后即得PAA-NH₄纳米粒子。 取10 mL上述溶液，加入2 mNH₃·H₂O溶液调节溶液的pH值大约为9，再加入5 μL FITC-硅烷前驱体和300 µL 20 % TEOS的异丙醇溶液；随后，将混合溶液在室温下持续搅拌24小时，再用异丙醇和去离子水洗涤数次，所得固体90 ^oC真空干燥8 h，即得干燥荧光二氧化硅/聚丙烯酸（FITC-SiO₂/PAA）空心纳米粒子。

实施例3：荧光二氧化硅/聚丙烯酸空心纳米粒子

将70 µL PAA水溶液 0.2 g mL^-1 和70 µL 4 m NH₃·H₂O 依次加入到10 mL去离子水中，超声分散15 min。在磁力搅拌下将80 mL异丙醇缓慢滴加入到溶液中，磁力搅拌3.5 h后即得PAA-NH₄纳米粒子。 取15 mL上述溶液，加入2 mNH₃·H₂O溶液调节溶液的pH值为8，再加入6 μL FITC-硅烷前驱体和400 µL 20 % TEOS的异丙醇溶液。随后，将混合溶液在室温下持续搅拌24小时，再用异丙醇和去离子水洗涤数次，所得固体100 ^oC真空干燥10 h，即得干燥荧光二氧化硅/聚丙烯酸（FITC-SiO₂/PAA）空心纳米粒子。

所述的制备出的荧光二氧化硅/聚丙烯酸（FITC-SiO₂/PAA）空心纳米粒子（如图3所示）用于指纹显示 ， 使用时用毛刷蘸取少量上述纳米粒子粉末，轻刷印有潜指纹的各种客体表面，包括玻璃片、杂志、实验台面及刀具表面，即可观察到显现指纹纹路，（如图4、5所示）从荧光光谱对比 ，在紫外光源下，显现出发绿色光的指纹纹路，用数码相机拍照即可。