对经常接触的表面和物体进行质谱分析,有一天可以告诉法医科学家谁在房间里

人类环境中的化学物质地图

资料来源:©美国化学学会

研究人员能够绘制出不同化学物质水平的热图(红色最高;蓝色最低)他们在房间和物品上发现的

“每一次接触都会留下痕迹”的观点被称为洛卡交换原理,是法医学的基石。现在,美国研究人员做到了绘制了人类在各种日常环境中接触所留下的化学物质的痕迹他们使用质谱法来识别数千种不同的分子。

他们的发现强调了人类对我们居住和互动的环境的化学成分的巨大影响。研究小组在研究区域发现了食品和饮料、个人护理产品、洗涤剂、生物分子甚至药物的痕迹,并制作了3D地图,以显示人类对该地区化学构成的影响。

“我们90%的时间都在室内度过,但我们不知道其中的化学物质。如果有人问“人类栖息地中最丰富的10种分子是什么?”“没人能回答,”他说Pieter Dorrestein他领导了这项研究。

为了得到一些答案,Dorrestein的团队在六个感兴趣的地点擦拭了表面和物体:一套两居室公寓,两辆自行车,一辆汽车,一个有酒吧和饮水机的公共社交区域。他们还从少数被允许与这些网站“互动”的志愿者的衣服、脸、手和脚上取样。总之,他们收集了数千个样本,然后带回实验室,用液相色谱和质谱分析。

化学空间

该团队使用绘图软件建立了采样区域的虚拟3D模型,因此通过知道每个样本采集的精确坐标,他们可以使用一种称为3D分子制图的技术绘制不同光谱的空间分布。质谱参考库中的信息被用来鉴定尽可能多的化学物质。

Dorrestein说:“我们了解到,人类对人类栖息地中发现的化学物质的贡献很大,可能和建筑材料和室内空气一样多,如果不是更多的话。”“这些分子似乎与人类行为有关,而这张照片以空间的方式描绘了人类行为的图景。”

在这些可识别的物质中,有来自茶、咖啡和常见食物(如巧克力)的分子,尤其是咖啡因、儿茶素和可可碱,以及常见添加剂(如调味料和人工甜味剂)阿斯巴甜和三氯蔗糖。在酒吧区,有啤酒和葡萄酒的成分,还有二氢辣椒素,这是一种类似于辣椒分子的辣椒素,在那里供应和食用的咖喱和莎莎酱等食物中都有。Dorrestein说,他对检测到的这些食物分子数量感到惊讶。

大多数地区还含有来自洗涤剂、清洁或个人护理产品的化学物质。其中最常见的一种是椰酰胺丙基甜菜碱,它存在于洗发水、沐浴露和牙膏中。

在接受调查的两件物品上发现了可卡因及其分解产物的痕迹,其中包括公寓里的一把电吉他,但在所有志愿者身上都没有发现。由于大部分可卡因已被水解,人们认为这些可卡因已经存在了很多年,而不是最近才被吸食。

个人指纹

除了检测和绘制各种化学物质的分布之外,这些读数还可以在物理位置和已知与这些化学物质有过接触的人类受试者之间进行比较。研究人员表明,个体的化学特征与他们所占据的空间之间通常有很高的一致性——例如,从拥有汽车的志愿者身上提取的样本与从驾驶座位上提取的样本相似,而不是从副驾驶座位上提取的样本。同样,公寓的地板和两名住户的鞋底非常匹配,但其他志愿者却没有。

这增加了将这类信息用于法医目的的可能性,一个人的化学“指纹”可以用来判断他们是否去过某个特定的地方。

格伦·杰克逊来自美国西弗吉尼亚大学的法医学家,对这种可能性充满热情。他说:“这项工作有可能打破不同学科之间的藩篱,只需要展示我们的环境中哪些地方存在不同的化学物质。”“在犯罪现场重建中,主要和次要转移是一个重要的考虑因素,这样的工作对调查人员来说非常有价值。”

“这表明,留在表面上的人类印记会随着时间的推移而消失,频繁的接触表面才能传递重要的微量化学物质……下一步是了解每次接触时每种化学物质会传递多少,需要触摸多少次,以及哪种类型的触摸才能达到一定的传递水平。”