Analiza starzenia się śladów palców na podstawie degradacji karotenoidów i lipidów za pomocą spektroskopii Ramana

Dlaczego odciski palców zmieniają się z czasem

Odciski palców są fundamentem dochodzeń kryminalnych, ale niosą ze sobą coś więcej niż tylko wzory grzbietów linii. Zawierają także drobne ślady olejów ciała i naturalnych barwników, które stopniowo się rozkładają po zetknięciu opuszków palców z powierzchnią. Badanie stawia pytanie istotne dla sądów i śledczych: czy można odczytać te chemiczne zmiany, by określić wiek odcisku, a zatem ustalić, czy został pozostawiony w czasie przestępstwa, czy dużo wcześniej?

Przyglądanie się odciskowi bez dotykania go

Naukowcy wykorzystali technikę opartą na świetle zwaną spektroskopią Ramana, aby zbadać niewidzialną mieszankę chemiczną w tzw. latentnych odciskach palców – takich, których nie widać, dopóki się ich nie wywoła. Instrumenty Ramana oświetlają punkt światłem i mierzą, jak to światło się rozprasza, tworząc swoisty molekularny kod kreskowy. Zespół skupił się tutaj na dwóch głównych składnikach osadu odciskowego: karotenoidach, żółto‑pomarańczowych pigmentach pochodzących głównie z diety, oraz lipidach, czyli tłustych substancjach pochodzących z olejów skórnych. Ponieważ pomiary Ramana są bezkontaktowe, tego typu analiza mogłaby w zasadzie zostać wykonana bezpośrednio na odciskach na miejscu zdarzenia, nie uszkadzając ich.

Śledzenie odcisków w miarę ich starzenia się

Aby obserwować, jak te składniki zmieniają się w czasie, badacze pobrali odciski palców od trzech dorosłych mężczyzn i przechowywali próbki w starannie kontrolowanych warunkach laboratoryjnych przez 90 dni. Rejestrowali wielokrotne spektra Ramana z każdego odcisku w różnych dniach, a następnie matematycznie rozplątali nakładające się sygnały, aby wyróżnić wkład karotenoidów i kilku rodzajów lipidów. Przeprowadzili też prosty test dietetyczny z jednym dawcą, tymczasowo ograniczając spożycie karotenoidów, i zaobserwowali wyraźny spadek sygnałów tych barwników w odcisku, a potem ich odbudowę, co sugeruje, że styl życia i odżywianie pozostawiają własny chemiczny ślad.

Szybko blaknące pigmenty i wolniej zmieniające się oleje

Pomiary wykazały, że karotenoidy są szczególnie kruche. Ich sygnały maleły zgodnie z klasyczną krzywą rozpadu rzędu pierwszego, co oznacza, że tempo utraty jest proporcjonalne do pozostałej ilości. Tempo to jednak znacznie różniło się między osobami: u jednego dawcy sygnały karotenoidów niemal zanikły w ciągu 10 dni, podczas gdy u innego pozostawały wykrywalne przez około 80 dni. Szczegółowa analiza piku Ramana pokazała, że cząsteczki karotenoidów najpierw przechodziły w inne konformacje, a następnie rozpadały się, tworząc utlenione produkty rozkładu. Lipidy zachowywały się inaczej. Pewne markery spektralne wskazywały, że wiązania podwójne w długich łańcuchach węglowych stopniowo przechodziły z jednej formy strukturalnej w inną, a potem znikały, co odzwierciedla wolniejszy proces, w którym oleje skórne są stopniowo utleniane i rozkładane przez tygodnie.

Co zmiany mówią o molekularnym zużyciu

Śledząc jednocześnie kilka cech Ramana, zespół złożył w czasie oś punktów obrazujących molekularne „zużycie” każdego odcisku. Na wczesnych etapach ogólna liczba reaktywnych wiązań w lipidach zmieniała się niewiele, mimo że zachodziły drobne przestawienia strukturalne. Około 40. dnia chemiczne sygnatury wiązań nienasyconych gwałtownie spadły, sygnalizując nasilone utlenianie. Równocześnie słabe, ale wymowne pasma związane z pękaniem wiązań w grupach głowowych lipidów sugerowały trwającą hydrolizę – proces, w którym tłuszcze są rozcinane na mniejsze fragmenty. W połączeniu z danymi o pigmentach dało to warstwowy obraz: widoczne linie grzbietowe mogą wyglądać podobnie, ale ukryta chemia pod nimi starzeje się w przewidywalny, choć zależny od osoby, sposób.

Co to może znaczyć dla śledztw kryminalnych

Mówiąc wprost, badanie pokazuje, że naświetlenie odcisku odpowiednim rodzajem światła może ujawnić, jak zmieniała się jego wewnętrzna chemia — karotenoidy blakną szybko, a oleje skórne przemieniają się wolniej w skali miesięcy. Taki wzorzec mógłby w zasadzie zostać przekształcony w rodzaj zegara chemicznego, pomagającego oszacować, kiedy odcisk został pozostawiony. Jednak znaczne różnice między dawcami oraz fakt, że prace przeprowadzono tylko na trzech ochotnikach w idealnych warunkach laboratoryjnych, oznaczają, że metoda nie jest jeszcze gotowa do użycia na sali sądowej. Badanie pełni raczej funkcję dowodu koncepcji: pokazuje, że nieinwazyjne metody optyczne potrafią śledzić zmiany w osadach odcisków zależne od czasu, tworząc podstawę do większych badań, które być może pewnego dnia pozwolą śledczym nie tylko stwierdzić, czyj to odcisk, ale też mniej więcej kiedy został złożony.

Cytowanie: de Carvalho, J.P.S., Santos, A.S., de Souza, M.A. et al. Aging analysis of latent fingerprint residues by tracking carotenoid and lipid degradation by Raman spectroscopy. Sci Rep 16, 9608 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-025-32986-9

Słowa kluczowe: starzenie odcisków palców, spektroskopia sądowa, analiza Ramana, karotenoidy i lipidy, dowieziska z miejsca zbrodni