华中科技大学团队开发新型荧光探针 实现指纹超细节成像

华中科技大学团队开发新型荧光探针 实现指纹超细节成像

华中科技大学朱明强教授和李冲博士课题组近日在指纹识别技术领域取得重要突破。他们开发了一种基于聚集诱导发光（AIE）的荧光探针TPA-1OH，能够实现潜在指纹的超细节成像，甚至可以观察到指纹的三级特征。这一研究成果发表在国际顶级期刊《美国化学会志》（JACS）上，有望在犯罪现场指纹识别等实际场景中应用。

指纹是每个人一生中唯一不变的特征，是每个人的“身份证”和“信息库”，因此成为刑事案件中的宝贵证据。潜在指纹（LFP）则是由手指触摸物体而形成的，它们被汗液覆盖，是犯罪现场最常见的指纹类型，肉眼几乎看不见。因此，LFP的发展对于解决刑事案件至关重要。目前，常规的LFP显影方法包括粉尘法、发烟法和化学法等。但是，这些方法常常受到对比度低、灵敏度低、选择性差、背景干扰大、毒性高等缺点的限制。

为此，华中科技大学朱明强教授和李冲博士课题组近日合成了具有聚集诱导发光活性的水溶性探针TPA-1OH，实现了潜在指纹的便捷实时荧光原位可视化，甚至可以辨认到指纹的三级特征。

本文要点

1. 这种基于聚集诱导发光（AIE）的红色LFP荧光探针TPA1-OH具有亲疏水分子结构。其在纯水溶液中由于非辐射能量转移不显示荧光，而当其疏水末端附着到指纹的脂质分泌物上时会产生强烈的红色荧光。无需添加有机助溶剂，也无需后处理，只要通过浸入或喷涂TPA-1OH的水溶液（30μM），即可以在405 nm的光照下，在各种材质（包括粗糙表面，如墙壁、砖和纸）上显影：在几秒钟内观察到指纹轮廓，在30 s内可以观察到具有高对比度和分辨率的清晰指纹图案。由于TPA-1OH具有“开关”的特性，使得LFP的实时荧光原位可视化得以成功实现。而且，浓度低于50μM的探针无明显细胞毒性。

图 | TPA-1OH的合成以及归一化的吸收光谱和发射光谱。

2. LFP的可视化图像可以通过法医指纹带完全收集，有利于弯曲材质上的指纹采集。可视化图像和LFP指纹图像都可以提供指纹的一至三级特征，可以为识别个人身份提供可靠的证据。LFP的三级特征，例如指纹脊的宽度和汗孔的特征可以用荧光显微镜观察。对于不完整的LFP，可以通过分析其三级特征（例如二维方向上的汗孔的数量和位置分布以及指纹脊的宽度）来确定个人身份。LFP的纳米级别上的特征可以通过光学分辨率低于50 nm的超分辨率显微镜获得，这是前所未有的。

图 | LFP的实时荧光成像。
图 | 潜在指纹部分区域的荧光显微图像和三级特征的分析

综上，该研究工作设计的LFP荧光探针，有望成为一些模糊且难以辨认的指纹指示器，以方便法医提取嫌疑人的DNA信息。可以预期，该研究将在不久的将来在犯罪现场被有效使用。

参考文献：
Ya-Long Wang et al.Real-Time Fluorescence In Situ Visualization of Latent Fingerprints Exceeding Level 3 Details Based on Aggregation-Induced Emission.JACS. 2020.
https://doi.org/10.1021/jacs.0c00124