Weird Science

Na tropie - fluorescencyjne wykrywanie śladów krwi

Poniższy arty­kuł został opu­bli­ko­wany pier­wot­nie w cza­so­pi­śmie dla nau­czy­cieli Che­mia w Szkole (1/2015):

Ilustracja

Ples M., Na tro­pie - flu­o­re­scen­cyjne wykry­wa­nie śla­dów krwi, Che­mia w Szkole, 1 (2015), Agen­cja AS Józef Szew­czyk, str. 25-26

Wstęp

Co może mieć wspól­nego che­mia z kry­mi­na­li­styką? Otóż oka­zuje się, że całk­iem sporo. Już Sher­lock Hol­mes, boha­ter opo­wia­dań Conan Doyle'a, a jed­no­cze­śnie naj­bar­dziej chyba znany fik­cyjny detek­tyw, doce­niał wagę tej dzie­dziny wie­dzy. Częstym pro­ble­mem, z jakim zmaga się detek­tyw, jest pyta­nie czy w danym miej­scu rze­czy­wi­ście doszło do zbrodni. Pomocne może być w tym stwier­dze­nie ewen­tu­al­nej obec­no­ści śla­dów krwi.

W pre­zen­to­wa­nym arty­kule posta­ram się przy­bli­żyć pro­sty, a jed­no­cze­śnie bar­dzo czuły spo­sób wykry­wa­nia krwi, przy wyko­rzy­sta­niu pochod­nej flu­o­re­scen­cyj­nego barw­nika flu­o­re­sce­iny (Ryc. 1).

Ilustracja
Ryc. 1 – Jeden z możl­i­wych wzo­rów struk­tu­ral­nych cząsteczki flu­o­re­sce­iny

Flu­o­re­sce­ina w zasa­do­wym roz­two­rze bar­dzo sil­nie flu­o­ry­zuje pod wpły­wem świa­tła UV – barwa flu­o­re­scen­cji jest żółt­o­zie­lona (Fot. 1).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot. 1 – Flu­o­re­sce­ina roz­pusz­cza­jąca się w wodzie z dodat­kiem wodo­ro­tlenku sodu. Wyraźnie widoczna żółt­o­zie­lona flu­o­re­scen­cja

Przy­go­to­wa­nie roz­tworu barw­nika

Dla prze­pro­wa­dze­nia próby wykry­wa­nia krwi musimy przy­go­to­wać naj­pierw roz­twór żółt­a­wego leu­ko­związku – zre­du­ko­wa­nej postaci barw­nika. W tym celu trzeba zgro­ma­dzić sub­stan­cje che­miczne z poniższej listy:

Wyko­rzy­stany w doświad­cze­niu cynk powi­nien być w postaci proszku, lub jak naj­drob­niej­szych gra­nu­lek.

W 25 cm3 wody desty­lo­wa­nej należy roz­pu­ścić 0,1g flu­o­re­sce­iny, 1 g wodo­ro­tlenku sodu, po czym dodać 2 g proszku cyn­ko­wego. Pow­stała mie­sza­nina ma barwę ciem­no­czer­woną, pra­wie czarną (Fot. 2).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot. 2 – Ciem­no­czer­wona mie­sza­nina przed reak­cją reduk­cji

Zawie­sinę cynku w roz­two­rze flu­o­re­sce­iny i wodo­ro­tlenku sodu trzeba inten­syw­nie mie­szać w ciągu następ­nej godziny – bar­dzo przy­datne jest mie­sza­dło magne­tyczne. W tym cza­sie docho­dzi do zmiany barwy roz­tworu, który staje się żółt­awy i przej­rzy­sty (Fot. 3). Gdyby opi­sane zmiany nie wystąpiły w tem­pe­ra­tu­rze poko­jo­wej, należy ogrzać mie­sza­ninę do około 60°C i kon­ty­nu­o­wać mie­sza­nie.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot. 3 – Mie­sza­nina po reak­cji

Zmiana barwy jest spo­wo­do­wana reduk­cją flu­o­re­sce­iny pod wpły­wem cynku, w wyniku czego pow­staje leu­ko­flu­o­re­sce­ina, nazy­wana też cza­sem flu­o­re­scyną (ang. flu­o­re­scin). Uzy­skany roz­twór leu­ko­barw­nika można sto­sun­kowo długo prze­cho­wy­wać. Należy jed­nak pamiętać, że jest on podatny na utle­nia­nie tle­nem atmos­fe­rycz­nym, dla­tego trzeba go prze­cho­wy­wać w szczel­nie zamk­niętym naczy­niu. Dobrym spo­so­bem jest zanie­cha­nie odsącze­nia pozo­sta­łego proszku cyn­ko­wego – nawet w razie utle­nie­nia czę­ści barw­nika zosta­nie on na pow­rót zre­du­ko­wany dzięki obec­no­ści metalu. Z tego powodu roz­twór należy sączyć dopiero bez­po­śred­nio przed uży­ciem.

Wykry­wa­nie krwi

Chcąc wyka­zać przy­dat­ność leu­ko­flu­o­re­sce­iny w kry­mi­na­li­styce musimy przy­go­to­wać dwa roz­twory robo­cze:

Roz­twór A jest nie­tr­wały, naj­le­piej zatem wyko­rzy­stać go w ciągu kilku godzin. Oba roz­twory naj­wy­god­niej wlać do nie­wiel­kich bute­lek z roz­py­la­czami – uła­twi to nanie­sie­nie na badaną powierzch­nię.

Na potrzeby doświad­cze­nia przy­go­to­wano nie­wielką próbkę krwi, roz­tartą na bibule fil­tra­cyj­nej (Fot. 4). Próbkę pozo­sta­wiono w suchym miej­scu na kilka dni - krew wyschła, a jej barwa zmie­niła się z czer­wo­nej na brązową.

Należy w tym miej­scu prze­strzec przed ope­ro­wa­niem krwią nie­zna­nego pocho­dze­nia, ponie­waż może mieć ona cha­rak­ter mate­riału zakaźn­ego!

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot. 4 – Próbka krwi wyko­rzy­stana w doświad­cze­niu

W pre­zen­to­wa­nym przy­padku plama krwi jest wyraźnie widoczna gołym okiem. Ina­czej jed­nak wygląda realne miej­sce zbrodni – obec­ność krwi może być sku­tecz­nie masko­wana występo­wa­niem zanie­czysz­czeń innymi sub­stan­cjami orga­nicz­nymi i nie­or­ga­nicz­nymi, a także kurzem, bru­dem, bło­tem itp.

Oświe­tle­nie świa­tłem ultra­fio­le­to­wym nie zmie­nia w spo­sób zna­czący obrazu próbki (Fot. 5A).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot. 5 – Próbka krwi wysta­wiona na dzia­ła­nie świa­tła ultra­fio­le­to­wego; A- przed potrak­to­wa­niem roz­two­rem leu­ko­flu­o­re­sce­iny, B – po potrak­to­wa­niu roz­two­rem leu­ko­flu­o­re­sce­iny i H2O2

W celu potwier­dze­nia obec­no­ści krwi należy spry­skać próbkę dosyć obfi­cie roz­two­rem A, nieco mniej­szą ilo­ścią roz­tworu B, a następ­nie obser­wo­wać w świe­tle UV. Już po chwili można zaob­ser­wo­wać wyraźną, żółt­o­zie­loną flu­o­re­scen­cję widoczną wokół bada­nej plamy (Fot. 5B). Potwier­dza to występo­wa­nie w próbce krwi ludz­kiej lub innej. Flu­o­re­scen­cja jest bar­dzo jasna, wyraźnie widoczna gołym okiem, a także łatwa do sfo­to­gra­fo­wa­nia, co ma duże zna­cze­nie w przy­padku two­rze­nia doku­men­ta­cji miej­sca zbrodni.

Wyja­śnie­nie

Wyja­śnie­nie opi­sa­nego zja­wi­ska jest sto­sun­kowo pro­ste. Leu­ko­flu­o­re­sce­ina, w prze­ci­wieńs­twie do flu­o­re­sce­iny, nie wyka­zuje flu­o­re­scen­cji pod wpły­wem świa­tła ultra­fio­le­to­wego.

Leu­ko­flu­o­re­sce­ina może być jed­nak utle­niona na pow­rót do flu­o­re­sce­iny, przy udziale odpo­wied­niego utle­nia­cza. Jego rolę pełni tutaj nad­tle­nek wodoru H2O2. Reak­cja ta prze­biega jed­nak sto­sun­kowo wolno. Przy­spie­sza ją obec­ność hemu, grupy pro­ste­tycz­nej barw­nika krwi – hemo­glo­biny. W jego obec­no­ści leu­ko­flu­o­re­sce­ina zostaje szybko utle­niona przez nad­tle­nek wodoru do flu­o­re­sce­iny, której obec­ność obja­wia się wyraźną foto­lu­mi­ne­scen­cją na świe­tle UV. Należy zau­wa­żyć, że zbyt wyso­kie stęże­nie hemu sku­tecz­nie wyga­sza flu­o­re­scen­cję - można to zaob­ser­wo­wać na Fot. 5B, gdzie wnętrze plamy świeci wyraźnie sła­biej niż jej obrzeża. Opi­sana metoda naj­le­piej zatem nadaje się do wykry­wa­nia nie­wiel­kich, śla­do­wych ilo­ści krwi. Jest wygodna i dla­tego dosyć często wyko­rzy­sty­wana.

Lite­ra­tura:

Życzę miłej i pou­cza­jącej zabawy:)

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