Weird Science

Śledztwo - prosta metoda wykrywania obecności krwi

Poniższy arty­kuł został opu­bli­ko­wany pier­wot­nie w cza­so­pi­śmie dla nau­czy­cieli Che­mia w Szkole (5/2018):

Ilustracja

Ples M., Śledz­two – pro­sta metoda wykry­wa­nia obec­no­ści krwi, Che­mia w Szkole, 5 (2018), Agen­cja AS Józef Szew­czyk, str. 6-10

Kry­mi­na­li­stykę defi­niuje się naj­czę­ściej jako swo­i­stą naukę o zasa­dach i spo­so­bach roz­po­zna­wa­nia (wykry­wa­nia) pew­nych zja­wisk spo­łecz­nych o nega­tyw­nym cha­rak­te­rze, a w szcze­gól­no­ści prze­stępstw i ich spraw­ców. W kręgu zain­te­re­so­wań kry­mi­na­li­styki znaj­dują się też oczy­wi­ście tech­niczne metody i środki pozwa­la­jące na potwier­dze­nie ist­nie­nia związku - lub jego braku - między oso­bami a zda­rze­niami [1].

Za początki współcze­snej kry­mi­na­li­styki należy uznać dzia­ła­nia sięga­jące XIX wieku. Dzie­dzina ta z zało­że­nia od swego zara­nia była ści­śle powiązana z innymi gałęziami wie­dzy, między innymi z kry­mi­no­lo­gią i medy­cyną - co spo­wo­do­wało także wyo­d­ręb­nie­nie się działu nauk nazy­wa­nego dziś medy­cyną sądową. Wiel­kie zasługi roz­wo­jowi kry­mi­na­li­styki oddał Alphonse Ber­til­lon - fran­cu­ski funk­cjo­na­riusz poli­cji, a zara­zem uczony. Wpro­wa­dził do dzia­łań śled­czych meto­do­lo­gię nau­kową i jest dziś znany głów­nie jako twórca obiek­tyw­nych metod iden­ty­fi­ka­cji czło­wieka, takich jak antro­po­me­tria, por­tret pamięciowy i foto­gra­fia śled­cza. Duże zna­cze­nie dla kry­mi­na­li­styki miał też wyna­la­zek Fran­cisa Gal­tona, jakim była dak­ty­lo­sko­pia.

Dowo­dem zbrodni mogą być ślady krwi pozo­stałe na miej­scu prze­stęp­stwa, na jej narzędziach, a także na ubra­niu sprawcy. Ślady te mogą być zesta­rzałe i nikłe, trudne nie tylko do odróżn­ie­nia od innych zanie­czysz­czeń, ale także do samego zau­wa­że­nia gołym okiem. Dla­tego tech­niki kry­mi­na­li­styczne ofe­rują wiele metod wykry­wa­nia obec­no­ści nawet mini­mal­nych ilo­ści krwi. Jedną z nich jest wyko­rzy­sta­nie odczyn­nika Kastle-Mey­era (K-M), którego otrzy­ma­nie oraz zasto­so­wa­nie w kie­runku wykry­wa­nia krwi zostało opi­sane na początku XX wieku [2][3]. Przy­go­to­wa­nie odczyn­nika i prze­pro­wa­dze­nie odpo­wied­nich doświad­czeń nie powinno nastręczać trud­no­ści w pra­cowni che­micz­nej lub bio­lo­gicz­nej.

Przy­go­to­wa­nie odczyn­nika

Aby przy­go­to­wać odczyn­nik Kastle-Mey­era potrze­bu­jemy następu­jących sub­stan­cji:

W kon­tak­cie z wymie­nio­nymi sub­stan­cjami trzeba zacho­wać ostrożn­ość jak zaw­sze przy pracy z che­mi­ka­liami. Należy uni­kać wdy­cha­nia pyłów feno­lo­fta­le­iny, ponie­waż podej­rzewa się ją o wła­ści­wo­ści rako­twór­cze. Drobny pył cyn­kowy może być łatwo­palny, podob­nie jak alko­hol ety­lowy. Stężone roz­twory wodo­ro­tlenku sodu są sil­nie żrące, dla­tego konieczne są odpo­wied­nie środki och­rony oso­bi­stej.

Feno­lo­fta­le­ina słabo roz­pusz­cza się w wodzie, za to dosyć dobrze w alko­ho­lach. W sta­nie czy­stym występuje w postaci bia­łej sub­stan­cji kry­sta­licz­nej (Fot.1).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.1 - Feno­lo­fta­le­ina

W labo­ra­to­riach feno­lo­fta­le­ina spo­ty­kana jest głów­nie jako ok. 1% roz­twór w eta­nolu. Jest wyko­rzy­sty­wana jako wskaźnik kwa­sowo-zasa­dowy, ponie­waż w śro­do­wi­sku kwa­so­wym lub obo­jęt­nym jej roz­twory są bez­barwne (Fot.2A), zaś w zasa­do­wym różo­wo­fio­le­towe (Fot.2B).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.2 – Roz­twór feno­lo­fta­le­iny; A – śro­do­wi­sko kwa­śne, B – śro­do­wi­sko zasa­dowe

Ist­nieje wiele metod przy­go­to­wa­nia odczyn­nika K-M, ja jed­nak podam spo­sób wypróbo­wany przeze mnie [4].

Pierw­szą czyn­no­ścią jest przy­go­to­wa­nie 50cm3 roz­tworu wodo­ro­tlenku sodu o stęże­niu 25%. Należy mieć na uwa­dze, że roz­pusz­cza­nie tej sub­stan­cji jest sil­nie egzo­ter­micz­nym pro­ce­sem, ciecz roz­grzewa się więc samo­rzut­nie do wyso­kiej tem­pe­ra­tury. W tak przy­go­to­wa­nym roz­two­rze należy roz­pro­wa­dzić 0,5g sta­łej feno­lo­fta­le­iny. Uzy­skany sil­nie zasa­dowy roz­twór powi­nien być jasno­fio­le­towy, jak to widać na Fot.3.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.3 – Roz­twór feno­lo­fta­le­iny i wodo­ro­tlenku sodu w wodzie

Kolejną potrzebną sub­stan­cją jest sprosz­ko­wany cynk. O ile w postaci litej pier­wia­stek ten ma postać sre­brzy­stego metalu, to jako drob­no­ziar­ni­sty pro­szek jest ciem­no­szary (Fot.4).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.4 – Pro­szek cyn­kowy

Do uprzed­nio przy­go­to­wa­nego roz­tworu wodo­ro­tlenku sodu i feno­lo­fta­le­iny należy w dal­szej kolej­no­ści dodać 0,5g proszku cyn­ko­wego i dobrze wymie­szać, co powinno wyglądać mniej więcej jak na Fot.5.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.5 – Zawie­sina cynku w alka­licz­nym roz­two­rze feno­lo­fta­le­iny

Jeśli nasza mie­sza­nina reak­cyjna jest gotowa to możemy zacząć ją ogrze­wać aż do deli­kat­nego wrze­nia. Przy­datna jest tutaj chłod­nica zwrotna, ale przy jej braku można po pro­stu w cza­sie wrze­nia uzu­pełn­iać ubytki wody, tak by zacho­wać począt­kową objętość.

Po pew­nym cza­sie – zwy­kle wystar­cza kilka, kil­ka­na­ście minut – roz­twór ulega odbar­wie­niu, tzn. staje się bez­barwny lub deli­kat­nie żółt­awy. Prze­ry­wamy wtedy ogrze­wa­nie i pozwa­lamy, żeby nie­prze­re­a­go­wany cynk i stałe pro­dukty ule­gły sedy­men­ta­cji (Fot.6).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.6 – Mie­sza­nina po reak­cji; widoczne odbar­wie­nie roz­tworu

Bez­barwny roz­twór trzeba po osty­gnięciu odsączyć i prze­nieść do szczel­nie zamy­ka­nej butelki z brązo­wego szkła. Na jej dnie dobrze jest umie­ścić nie­wielką ilość świe­żego proszku cyn­ko­wego. Prze­cho­wy­wany bez dostępu świa­tła i w nie­zbyt wyso­kiej tem­pe­ra­tu­rze roz­twór pod­sta­wowy jest sto­sun­kowo trwały.

Roz­twór robo­czy przy­go­to­wuje się na bie­żąco z roz­tworu pod­sta­wo­wego (który należy pobie­rać znad war­stwy cynku) poprzez jego dzie­sięcio­krotne roz­cieńcze­nie 70% alko­ho­lem ety­lo­wym. W ten spo­sób odczyn­nik Kastle-Mey­era jest gotowy.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.7 – Odczyn­nik Kastle-Mey­era

Roz­twór robo­czy należy wyko­rzy­stać dosyć szybko do ana­liz, ponie­waż w prze­ci­wieńs­twie do roz­tworu pod­sta­wo­wego jest nie­tr­wały.

Ana­liza

Chciałbym tutaj prze­strzec przed wyko­rzy­sty­wa­niem w doświad­cze­niach krwi czy innego mate­riału bio­lo­gicz­nego nie­zna­nego pocho­dze­nia, ponie­waż mogą być one źródłem nie­bez­piecz­nych pato­ge­nów. W zastęp­stwie krwi można wyko­rzy­sty­wać np. izo­lo­waną hemo­glo­binę. Jeśli cho­dzi o pre­zen­to­wane tutaj doświad­cze­nia, to wyko­rzy­sta­łem w nich wła­sną krew.

Próbę Kastle-Mey­era można prze­pro­wa­dzić w odnie­sie­niu do mate­riału, który podej­rze­wamy o wcze­śniej­szy kon­takt z krwią. Opi­sy­wana metoda jest bar­dzo czuła (przy­najm­niej jak na metodę czy­sto che­miczną). Aby się o tym prze­ko­nać wystar­czy prze­pro­wa­dzić odpo­wiedni test.

Krążek bibuły fil­tra­cyj­nej został potarty pla­strem z zesta­rzałą plamą krwi (Fot.8A). Gołym okiem nie można dostrzec na nim nawet śladu zabru­dze­nia – papier wydaje się być całk­o­wi­cie czy­sty. Chcąc prze­pro­wa­dzić próbę należy go zwil­żyć odczyn­ni­kiem Kastle-Mey­era (Fot.8B), a następ­nie kil­koma kro­plami 3% roz­tworu nad­tlenku wodoru H2O2, czyli aptecz­nej wody utle­nio­nej (Fot.8C). Szyb­kie – w ciągu kilku, mak­sy­mal­nie kil­ku­na­stu sekund – wystąpie­nie śla­dów cha­rak­te­ry­stycz­nej dla feno­lo­fta­le­iny barwy świad­czy o praw­do­po­dob­nym kon­tak­cie bada­nego mate­riału z krwią (Fot.8D). Jeśli barwa nie występuje, lub poja­wia się po dłuższym cza­sie, to wynik próby uznaje się za nega­tywny.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.8 – Wyko­rzy­sta­nie odczyn­nika Kastle-Mey­era; A – próbka mate­riału, B – nanie­sie­nie odczyn­nika, C – nanie­sie­nie nad­tlenku wodoru 3%, D – pow­stałe zabar­wie­nie wska­zu­jące na obec­ność krwi

Opi­sy­wany spo­sób można sto­so­wać np. w odnie­sie­niu do tka­nin, papieru i podob­nych mate­ria­łów. Co jed­nak zro­bić, jeśli chcemy spraw­dzić obec­ność krwi na innych przed­mio­tach, np. na młotku (Fot.9)? Jeśli podej­rzewa się go o bycie narzędziem zbrodni, to stwier­dze­nie tego faktu może mieć klu­czowe zna­cze­nie.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.9 – Przed­miot ana­lizy

W takim przy­padku wygod­nie jest się posłu­żyć waci­kiem lub bibu­ło­wym sącz­kiem zło­żo­nym na czworo (Fot.10A). Przed­miot podej­rze­wany o kon­takt z mate­ria­łem bio­lo­gicz­nym następ­nie pociera się ostrym wierz­chołk­iem zło­żo­nej bibuły, dzięki czemu prze­no­szą się na nią dro­biny ewen­tu­al­nych zabru­dzeń krwią (Fot.10B).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.10 – Pobie­ra­nie mate­riału; A – spo­sób zło­że­nia bibuły, B – prze­no­sze­nie cząstek sub­stan­cji z przed­miotu ana­lizy na bibułę

Po roz­pro­sto­wa­niu bibuły (Fot.11A) postępu­jemy jak poprzed­nio, tj. nasącza­jąc ją odczyn­ni­kiem Kastle-Mey­era, a następ­nie wodą utle­nioną. Szyb­kie wystąpie­nie barwy różo­wej świad­czy o możl­i­wym kon­tak­cie ana­li­zo­wa­nego przed­miotu z krwią (fot.11B).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.11 – Dal­sze postępo­wa­nie; A – roz­pro­sto­wana bibuła, B – pow­stałe zabar­wie­nie

Gwoli wyja­śnie­nia nad­mie­nię jesz­cze, że wdro­żone docho­dze­nie wyka­zało, iż obec­ność krwi na ana­li­zo­wa­nym narzędziu nie była wyni­kiem żad­nej zbrodni, a tylko nie­wiel­kiego urazu, co zda­rza się w każdym warsz­ta­cie mimo sto­so­wa­nia zasad BPH.

Wyja­śnie­nie

Jak wiemy, feno­lo­fta­le­ina w śro­do­wi­sku zasa­do­wym przy­biera barwę różo­wo­fio­le­tową. Jej zanik w wyniku ogrze­wa­nia wraz z cyn­kiem jest wyni­kiem reduk­cji feno­lo­fta­le­iny C20H14O4 (Rys.1A) do feno­lo­fta­liny C20H16O4 (Rys.1B).

Ilustracja
Rys.1 – Wzory struk­tu­ralne; A – feno­lo­fta­le­ina, B – feno­lo­fta­lina

W odróżn­ie­niu od feno­lo­fta­le­iny jej zre­du­ko­wana forma nie odz­na­cza się żadną wyraźną barwą w śro­do­wi­sku zasa­do­wym, co obja­wia się odbar­wie­niem roz­tworu.

Feno­lo­fta­lina może jed­nak zostać ponow­nie utle­niona do barw­nej feno­lo­fta­le­iny (w śro­do­wi­sku zasa­do­wym) przez utle­nia­cze takie jak nad­tle­nek wodoru. Pro­ces ten zwy­kle prze­biega dosyć wolno – przy­spie­szają go jed­nak wyraźnie pewne kata­li­za­tory. Jed­nym z nich jest zawarty w czer­wo­nych krwin­kach barw­nik odde­chowy, czyli hemo­glo­bina. Dzięki temu w kon­tak­cie z krwią zostaje przyw­rócona różowa barwa.

Podobne metody

Ist­nieją także inne metody wykry­wa­nia krwi oparte na podob­nej zasa­dzie. Jedną z nich jest wyko­rzy­sta­nie zre­du­ko­wa­nej formy flu­o­re­sce­iny C20H12O5, nazy­wa­nej flu­o­re­scyną C20H14O5 [Fot.12]. Pierw­sza ze wspom­nia­nych sub­stan­cji wyka­zuje bar­dzo silną flu­o­re­scen­cję w świe­tle UV, nato­miast druga nie.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.12 – Roz­twory wyko­rzy­sty­wane w flu­o­re­scen­cyj­nej meto­dzie wykry­wa­nia krwi; A – zasa­dowy roz­twór flu­o­re­sce­iny, B – zasa­dowy roz­twór flu­o­re­scyny

W tym przy­padku oznaką występo­wa­nia krwi nie jest zmiana barwy. Próbka krwi (Fot.13A) w kon­tak­cie z flu­o­re­scyną i utle­nia­czem zostaje uwi­docz­niona dzięki jaskra­wo­zie­lo­nej flu­o­re­scen­cji (Fot.13B), ponie­waż w kon­tak­cie z hemo­glo­biną zostaje odtwo­rzona flu­o­re­sce­ina [5].

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.13 – Flu­o­re­scen­cyjna metoda wykry­wa­nia krwi; A – plama podej­rze­wana o związek z krwią, B – zie­lona flu­o­re­scen­cja wokół plamy

Ist­nieją także metody wyko­rzy­stu­jące che­mi­lu­mi­ne­scen­cję lumi­nolu C8H7N3O2 [6]. Lumi­nol w nor­mal­nych warun­kach ma postać proszku o bar­wie żółt­a­wej i jest bar­dzo wydaj­nym che­mi­lu­mi­no­fo­rem. Do przy­rządze­nia 300cm3 roz­tworu robo­czego wystar­czyła ilość sub­stan­cji widoczna na Fot.14.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.14 – Lumi­nol; zapałka dla orien­ta­cji w skali

Roz­twór lumi­nolu jest bez­barwny (Fot.15). Dla więk­szych stężeń lub w razie zanie­czysz­cze­nia che­mi­lu­mi­no­foru ciecz może mieć żółt­awe zabar­wie­nie.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.15 – Zasa­dowy roz­twór lumi­nolu z dodat­kiem utle­nia­cza

Lumi­nol utle­niany nad­tlen­kiem wodoru w roz­two­rze wod­nym (śro­do­wi­sko zasa­dowe) emi­tuje nie­bie­skie świa­tło, ale wymaga do tego kata­li­za­tora – podob­nie jak w poprzed­nich przy­pad­kach może być nim hemo­glo­bina. Fot.16 przed­sta­wia che­mi­lu­mi­ne­scen­cję po doda­niu do wspom­nia­nego poprzed­nio roz­tworu suszo­nego izo­latu hemo­glo­biny bydlęcej.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.16 – Che­mi­lu­mi­ne­scen­cja lumi­nolu kata­li­zo­wana hemo­glo­biną; A – hemo­glo­bina unosi się na powierzchni roz­tworu, B – po zamie­sza­niu

Zarówno metoda wyko­rzy­stu­jąca flu­o­re­scynę, jak i oparta o wła­ści­wo­ści lumi­nolu pozwala na dosyć wygodne stwier­dze­nie obec­no­ści krwi na miej­scu zbrodni, nawet mimo prób zatar­cia śla­dów. Przy­datne jest tu także wyko­rzy­sta­nie foto­gra­fii o dłu­gim cza­sie eks­po­zy­cji, ponie­waż umożl­i­wia to reje­stra­cję nawet sła­bych sygna­łów świetl­nych.

Ogra­ni­cze­nia

Trzeba wspom­nieć o bar­dzo poważnej wadzie metody wykry­wa­nia krwi z wyko­rzy­sta­niem odczyn­nika Kastle-Mey­era. Oka­zuje się bowiem, że nie tylko hemo­glo­bina kata­li­zuje reak­cję utle­nia­nia feno­lo­fta­liny – takie samo dzia­ła­nie mogą mieć niek­tóre enzymy roślinne i wiele innych sub­stan­cji che­micz­nych. Metoda ta pozwala więc raczej na wyklu­cze­nie obec­no­ści krwi (w razie wyniku nega­tyw­nego), niż jej jed­no­znaczne potwier­dze­nie w przy­padku wyniku pozy­tyw­nego, ponie­waż może być on spo­wo­do­wany innymi czyn­ni­kami niż tylko obec­no­ścią krwi. Wadę tę posia­dają zresztą także pozo­stałe metody oparte na kata­li­tycz­nym utle­nia­niu. Można to roz­wiązać poprzez odpo­wied­nie wygrze­wa­nie próbki, co powo­duje unie­czyn­nie­nie enzy­mów roślin­nych, nie ma nato­miast wpływu na hemo­glo­binę. Mając na uwa­dze wspom­niane ogra­ni­cze­nia możemy jed­nak wyko­rzy­sty­wać odczyn­nik Kastle-Mey­era w celu wstęp­nego stwier­dza­nia obec­no­ści krwi.

Lite­ra­tura:

Wszyst­kie foto­gra­fie i rysunki zostały wyko­nane przez autora

W powyższym tek­ście doko­nano nie­wiel­kich zmian edy­tor­skich w sto­sunku do wer­sji opu­bli­ko­wa­nej w  cza­so­pi­śmie, w celu uzu­pełn­ie­nia i lep­szego przy­sto­so­wa­nia do pre­zen­ta­cji na stro­nie inter­ne­to­wej.

Marek Ples

Aa