Non-destructive ambient MS imaging and differentiation of fingerprints directly from a smartphone with desorption electrospray ionization (DESI)

Význam tématu

Ambientní masová spektrometrie imaging (MSI) nabízí možnost neinvazivního získání chemické mapy povrchů bez nutnosti přípravy vzorku. Aplikace této metody na běžná zařízení, jako je smartphone, umožňuje forenzní analýzu otisků prstů i v terénu a zároveň zachovává funkčnost analyzovaného objektu.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo demonstrovat schopnost rozsáhlého MS imagingu s využitím desorpčně-elektrospraysové ionizace (DESI) na povrchu použitého smartphonu. Autoři usilovali o zachycení a odlišení stop otisků prstů tří různých jedinců i při aktivním používání zařízení.

Použitá metodika a instrumentace

Pro experiment byla zvolena kombinace zdroje DESI XS a kvadrupólového time-of-flightového (qTOF) hmotnostního spektrometru Waters Xevo G2-XS.

• Ionizační napětí: +0,7 kV
• Rychlost skenování MS: 10 Hz
• Rozpouštědlo DESI: methanol s 0,1 % kyseliny mravenčí (v/v)
• Plocha skenování: 11,5 × 7,5 cm (86,25 cm2)
• Velikost pixelu obrazu: 100 × 100 µm
• Software pro vizualizaci: Waters High Definition Imaging (HDI) v1.6

Hlavní výsledky a diskuse

Obraz celého povrchu smartphonu o velikosti 86,25 cm2 byl získán během přibližně 26 hodin, což představuje více než 85× větší plochu než u běžných MSI experimentů. Single-color zobrazení specifických hmotnostních signálů (m/z 298,3; 325,1; 902,7) odhalilo charakteristické vzory papilárních linií pro každého z uživatelů. Hmotnostní spektra pak obsahovala unikátní signály umožňující chemometrické rozlišení otisků a přiřazení ke správnému jedinci. Smartphonu po analýze zůstal nepoškozený a plně funkční.

Přínosy a praktické využití metody

Ambientní a neinvazivní povaha DESI MSI umožňuje forenzní identifikaci otisků prstů přímo na místě činu bez poškození předmětu. Metoda nachází uplatnění v kriminalistice, bezpečnostní kontrole i kvalitativní a kvantitativní analýze kontaminantů na površích elektroniky.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další zrychlení skenovacích rychlostí a automatizace přenosných systémů pro field-use. Integrace umělé inteligence pro pokročilou analýzu obrazů a rozšíření metody na jiné typy povrchů či biologických stop přispějí k rozšíření forenzních a průmyslových aplikací.

Závěr

Studie prokázala, že pomocí DESI MSI lze efektivně a neinvazivně mapovat otisky prstů na rozsáhlých površích běžných zařízení. Metoda kombinuje vysoké rozlišení, zachování integrity vzorku a rychlost analýzy, což ji činí vhodnou pro forenzní i průmyslovou praxi.

Reference

Rao W., Palmer M., Cooper-Shepherd D., Jones E., Molyneux G., Midey A. Non-destructive ambient MS imaging and differentiation of fingerprints directly from a smartphone with desorption electrospray ionization (DESI). Waters Corporation, 2021.