一种用于潜指纹转移、显影或内含物一体化全干态检测的复合膜及检测方法与流程

本发明属于检测技术领域，涉及一种用于潜指纹转移、显影或内含物一体化全干态检测的复合膜，还涉及潜指纹转移、显影及内含物一体化全干态的检测方法。

背景技术：

指纹主要分为三类：可塑指纹、可见指纹和潜指纹，其中潜指纹裸眼不易发现，却在司法调查中有着举足轻重的作用。目前，潜指纹显现方法主要分为物理显现法如光学法、粉末法等；化学显现法如茚三酮法、碘熏法、硝酸银法、金属沉积法等。但这些方法存在一些缺陷，如损坏纹线、显现不清晰、不灵敏，或显影成本高，操作繁琐，显色浅淡、易受背景色干扰等，更重要的是大部分方法都需要对负载指纹的衬底进行化学溶液处理，因而对很多特定衬底如水敏感表面是不适用的。

除身份鉴定外，对潜指纹中所包含的各种生物、化学物质，如分泌物和一些外源化学物质等的检测同样重要。例如对潜指纹中的可卡因、海洛因和炸药残留物等外源性物质检测，可用于刑事侦查和药物滥用检测。因此，有必要建立一种同时实现潜指纹转移、显影和外源物检测的一体化全干态新方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供用于潜指纹转移、显影或内含物一体化全干态检测的复合膜；本发明的目的之二在于提供一种潜指纹转移、显影及内含物一体化全干态的检测方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种用于潜指纹转移、显影或内含物一体化全干态检测的复合膜，所述复合膜为纳米银@聚多巴胺@聚二甲基硅氧烷复合膜，从上至下依次由纳米银层，聚多巴胺层和聚二甲基硅氧烷层复合而成。

2、一种潜指纹转移、显影及内含物一体化全干态的检测方法，包括如下步骤：

a.将摁有指纹的非渗透性基底老化处理；

b.将经老化处理的基底与所述纳米银@聚多巴胺@聚二甲基硅氧烷复合膜贴紧，静置后分离，获得分别在基底和纳米银@聚多巴胺@聚二甲基硅氧烷复合膜上肉眼可见的潜指纹图案，实现潜指纹转移；所述纳米银@聚多巴胺@聚二甲基硅氧烷复合膜从上至下依次由纳米银层，聚多巴胺层和聚二甲基硅氧烷层组成；

c.将基底和纳米银@聚多巴胺@聚二甲基硅氧烷复合膜分别利用拉曼光谱仪进行表面增强拉曼散射光谱和成像数据采集。

优选的，所述非渗透性基底为玻璃片、聚乙烯片、涤纶片、硅片、光滑瓷砖或不锈钢片。

优选的，所述老化处理为在空气中静置1～3d，或60℃加热15～60min，或电热吹风机吹5min。

优选的，所述纳米银@聚多巴胺@聚二甲基硅氧烷复合膜由以下方法制备：

1)聚二甲基硅氧烷膜的合成：将聚二甲基硅氧烷预聚物与硬化剂按质量比为1：0.1混合，抽真空去除混合液中气泡，再放在60～100℃加热台上2～4h，得到聚二甲基硅氧烷膜；

2)聚多巴胺@聚二甲基硅氧烷膜的合成：将盐酸多巴胺，或盐酸多巴胺和过硫酸铵加入tris-hcl缓冲液中，搅拌溶解，然后加入步骤1)所得聚二甲基硅氧烷膜表面，18～25℃下反应5min～2h，用水冲洗，得到聚多巴胺@聚二甲基硅氧烷膜；

3)纳米银@聚多巴胺@聚二甲基硅氧烷的制备：将步骤2)制得的聚多巴胺@聚二甲基硅氧烷膜表面生长纳米银，得纳米银@聚多巴胺@聚二甲基硅氧烷。

优选的，步骤2)中所述盐酸多巴胺加入量按加入后盐酸多巴胺浓度为2mg/l，所述过硫酸铵加入量按加入后过硫酸铵终浓度为2mg/l。

优选的，步骤3)中，所述生长纳米银的方法为将聚多巴胺@聚二甲基硅氧烷膜浸入硝酸银溶液，反应30min～24h，用水清洗，氮气吹干即得；

或向浓度为5mm的agno3溶液中加入质量分数为4％的氨水至溶液变为棕色后继续滴加直到溶液变澄清，再按agno3溶液与葡萄糖溶液体积比为3:0.1加入浓度为8.33mm/l的葡萄糖溶液，摇匀得银生长液；接着将聚多巴胺@聚二甲基硅氧烷膜放入银生长液中，反应1～30min，取出后，用水清洗，氮气吹干。

本发明利用聚多巴胺(polydopamine，pda)对不同基底的吸附力差异和纳米银粒子的拉曼增强效应，通过简单的覆盖-分离过程，建立了一种同时实现潜指纹转移、显影和外源物拉曼一体化、全干态检测的新方法。该方法通过纳米银@聚多巴胺(agnps@pda)复合结构的界面分离，实现了潜指纹的转移；利用纳米银颗粒的等离子体共振效应，使潜指纹显现棕色；通过纳米银颗粒的拉曼增强效应，实现了潜指纹中外源物的检测。

本发明的有益效果在于：本发明公开了利用实现潜指纹转移、显影及内含物一体化全干态检测的复合膜，该复合膜中pda对pdms吸附力低，实现了agnps@pda复合结构从pdms到潜指纹纹脊的选择性转移，使潜指纹得以显现；同时，纳米银粒子的表面等离子体共振效应，对潜指纹中的不同外源物成功地进行了sers检测。本发明还公开了潜指纹转移、显影及内含物一体化全干态的检测方法，该方法具有如下有益效果：

1)可得到阴阳两面完美契合的潜指纹图像，潜指纹原位显现的同时，实现了指纹的转移，还有利于指纹的保存；

2)选用有柔韧性的pdms为pda载体，有望突破平面的限制在曲面客体上显现提取潜指纹；

3)在指纹鉴别的同时，实现了其中多种外源物的混合/单组分检测；

4)可得到三级指纹信息；

5)该方法适用于多种载体表面，包括但不限于玻璃片、聚乙烯片、涤纶片、硅片、普通光滑瓷砖、不锈钢片等，易于在实际中应用；

6)无需溶液处理，操作简便、并有效地克服了传统方法步骤繁琐、对工作人员专业技能要求较高等缺点；

7)该方法有较高的灵敏度和对比度，材料制备工艺纯熟、绿色安全、易于控制且成本较低等优势，，有望实现工业化大规模生产；

8)对不同老化时间的潜指纹均具有良好的显影和转移能力。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为agnps@pda@pdms复合膜的制备及潜指纹一体化检测原理示意图(a：agnps@pda@pdms的制备；b：本一体化方法的原理示意图)。

图2为涤纶片、pdms上显现的潜指纹光学照片及细节对比图(a：阳图，涤纶片；b：阴图，pdms)。

图3为不同载体材料与pdms上显现的潜指纹光学照片(a，f：硅片；b，i：玻璃片；c，j：聚乙烯；d，k：不锈钢；e，l：瓷砖；a～e为基底；f～l为pdms)。

图4为玻璃片上老化60天的潜指纹显影后的光学照片(a：阳图，玻璃片；b：阴图，pdms)。

图5为涤纶片上潜指纹显影后的sem图(a：涤纶片上潜指纹显影后的sem图；b：潜指纹纹脊放大图；c：潜指纹纹谷放大图；d：潜指纹纹脊局部放大图)。

图6为agnps@pda@pdms和覆盖-分离过程前后涂覆汗渍玻璃片的uv-vis图谱。

图7为未掺杂外源物潜指纹显影前后不同区域的拉曼光谱图。

图8为掺杂不同外源物的潜指纹显现后的拉曼光谱图(a分别为空白指纹、沾染了罗丹明6g(r6g)，4-氨基苯硫酚(4-atp)及混合r6g和4-atp的拉曼图谱，b分别为空白指纹、沾染了亚甲蓝(methyleneblue)和噻苯唑(thiabendazole)的拉曼图谱)。

图9为潜指纹中多种外源物的拉曼表征(1mm，5μl)(a：共聚焦显微镜图；b：r6g单组分成像图，c：混合成像图；d：4-atp的单组分成像图)。

图10为指纹中掺杂不同浓度r6g的拉曼图谱及成像图(a：10^-3mmr6g成像图；b：10^-4mmr6g成像图；c：10^-5mmr6g成像图；d：10^-6mmr6g成像图；e：0r6g成像图；f不同浓度成像图的拉曼图谱)。

图11为不同基底上r6g掺杂潜指纹的拉曼图谱及成像图(a：不锈钢片r6g掺杂潜指纹成像图，b：聚乙烯片r6g掺杂潜指纹成像图，c：硅片r6g掺杂潜指纹成像图，d：不同基底r6g掺杂潜指纹的拉曼图谱)。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

实施例1、agnps@pda@pdms复合膜的制备

agnps@pda@pdms复合膜的制备方法，合成路线如图1中a所示：

其中，方法一步骤如下：

(1)聚二甲基硅氧烷(pdms)膜的合成：在直径9cm的塑料培养皿中称取3gpdms预聚物与0.3g硬化剂(sylgard184，道康宁)，混合均匀后，抽真空使混合液中的气泡浮至表面并破裂，再放在60～100℃加热台上2～4h，得到不同硬度的pdms膜；

(2)聚多巴胺@聚二甲基硅氧烷(pda@pdms)膜的合成：取15mltris-hcl(50mm，ph＝8.5)缓冲液，置于洁净烧杯中，加入30mg盐酸多巴胺、30mg过硫酸铵，搅拌1min，倒入长有pdms膜的培养皿中，室温(18～25℃)下反应5min～2h，二次水冲洗，得到pda@pdms；

(3)纳米银@聚多巴胺@聚二甲基硅氧烷(agnps@pda@pdms)的制备：pdms@pda复合膜浸入硝酸银(50mm)溶液，反应30min～24h，二次水清洗，氮气吹干，得agnps@pda@pdms。

方法一步骤如下：

(1)聚二甲基硅氧烷(pdms)膜的合成：在直径9cm的塑料培养皿中称取3gpdms预聚物与0.3g硬化剂(sylgard184，道康宁)，混合均匀后，抽真空使混合液中的气泡浮至表面并破裂，再放在60～100℃加热台上2～4h，得到不同硬度的pdms膜；

(2)聚多巴胺@聚二甲基硅氧烷(pda@pdms)膜的合成：取15mltris-hcl(50mm，ph＝8.5)缓冲液，置于洁净烧杯中，加入30mg盐酸多巴胺，搅拌1min，倒入长有pdms膜的培养皿中，室温(18～25℃)下反应5min～2h，二次水冲洗，得到pda@pdms；

(3)纳米银@聚多巴胺@聚二甲基硅氧烷(agnps@pda@pdms)的制备：在洁净试管中加入3ml浓度为5mm的agno3溶液，边振荡边滴加质量分数为4％的氨水，溶液变为棕色，继续滴加直到溶液变澄清，再加入100μl浓度为8.33mm/l的葡萄糖溶液，摇匀得银生长液；将pda@pdms复合膜放入银生长液中，反应1～30min，取出后，二次水清洗，氮气吹干，得到agnps@pda@pdms复合膜。

实施例2、利用agnps@pda@pdms复合膜潜指纹显影及成像

利用agnps@pda@pdms复合膜潜指纹显影及成像过程如图1中b所示，具体步骤如下：

a.潜指纹处理：在手指上单独或混合滴加5μl不同浓度的罗丹明6g(rhodamine6g，r6g)、对氨基苯硫酚(4-aminothiophenol，4-atp)、甲基蓝(methylblue)或噻菌灵(thiabendazole)溶液，静置10min，使水溶液挥发，摁指纹于载体材料上，空气中静置老化1～3d，或60℃加热15～60min，或电热吹风机吹5min。

b.将agnps@pda@pdms复合膜与指纹载体材料轻轻贴紧，静置5min后分离，分别在原基底及pdms上获得肉眼可见的潜指纹图案；

c.潜指纹中外源物的拉曼检测：利用拉曼光谱仪(renishawramanmicroscopy，inviareflex)，对样品进行表面增强拉曼散射(sers)光谱及成像数据采集。

本实施例步骤a中，载体材料使用涤纶片，老化方法使用60℃加热1h，获得如图2所述的潜指纹图案。结果显示，涤纶片和pdms上潜指纹图案，阴阳相合、纹线轮廓清晰。

按照上述相同的方法，分别将指纹摁于洁净的硅片、玻璃片、聚乙烯、不锈钢和瓷砖上，载玻片上老化采用空气中静置老化1天；聚乙烯片、涤纶片或硅片上老化采用60加℃热1h；瓷砖或不锈钢上老化采用电热吹风机吹5min。

显影后结果图3所示。结果显示，在不同的载体材料上指纹图案均清晰可见，表明对非渗透性基底具有普适性。

为了验证本发明方法的稳定性，将玻璃上老化60天的潜指纹进行显影后光学照片，结果如图4所示。结果显示，老化后60天的潜指纹清洗可见，表明通过此方法处理的指纹能够进行保存。

图5为涤纶片上潜指纹显影后的sem图，结果显示，银纳米颗粒在纹脊出现，而在纹谷则没有，证实了agnps@pda的选择性转移。

图6为agnps@pda@pdms和覆盖-分离过程前后涂覆汗渍玻璃片的uv-vis图谱。结果表明，纳米银的等离子共振效应，使agnps@pda@pdms结构在410nm左右有很宽的吸收峰，可使指纹图表现明显的棕色。涂覆汗渍的玻璃片无明显吸收峰，经过覆盖-分离过程后，在410nm处出现一个与pdms@pda@agnps强度相当的吸收峰，证实了纳米银从pdms到玻璃片的转移。

图7为未掺杂外源物潜指纹显影前后不同区域的拉曼光谱图。指纹有两个拉曼峰，位于1441cm^-1的峰来源于尿酸，位于1671cm^-1的峰来源于甘氨酸。在纹谷区，除了硅片980cm^-1左右的峰外，没有任何其他峰。覆盖-分离过程后，pda位于1348和1580cm^-1的峰出现在纹脊区，而在纹谷区则没有。以上数据确证pda的转移，而纳米银吸附于pda表面，说明pda@agnps从pdms转到了汗渍表面。

图8为掺杂不同外源物的潜指纹显现后的拉曼光谱图(1mm，5μl)。图a分别为空白指纹、沾染了罗丹明6g(r6g)，4-氨基苯硫酚(4-atp)及混合r6g和4-atp的拉曼图谱，图b为空白指纹、沾染了亚甲蓝(methyleneblue)和噻苯唑(thiabendazole)的拉曼图谱。结果显示，pda的峰有明显体现，但其半峰宽较大，峰形简单，不会对检测造成干扰。

图9为潜指纹中多种外源物的拉曼表征(1mm，5μl)。a为共聚焦显微镜图；b，c，d分别为r6g、混合成像图和4-atp的单组分成像图。结果显示，对于r6g的成像，选择的扫描范围为600-630cm^-1；4-atp则为1065-1095cm^-1。在显微镜图片及拉曼成像图中，指纹的二级特征清晰流畅，甚至三级特征－汗孔(黄色圆圈)也有体现。

图10为指纹中掺杂不同浓度r6g的拉曼图谱及成像图(5μl，m)。结果显示，当浓度为10^-6mm(2.2ng)时，峰位难辨。成像图显示，10^-6mm下，指纹二级信息依然显现理想，表明本方法有着较高的灵敏度。

图11为不同基底上r6g(1mm，5μl)掺杂潜指纹的拉曼图谱及成像图。结果显示，不同掺杂组分拉曼图谱及成像图，表明本发明的方法能够区分不同外源物的检测。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。