Los avances en espectroscopía Raman hacen que la CSI sea real

CSI, Forensic Files y Bones son series de crímenes imprescindibles basadas en la informática forense. Pero como se suele decir, la verdad a veces es más extraña que la ficción.

Gracias a métodos altamente sofisticados de espectroscopía, los científicos forenses pueden ahora hacer cosas que en el pasado se consideraban ciencia ficción. Eso incluye perfilar a una persona basándose en fluidos corporales e identificar el calibre de un arma a partir de residuos de disparo.

Estos métodos utilizan técnicas espectroscópicas vibracionales, Raman y ATR FTIR (espectroscopía infrarroja de transformada de Fourier con reflectancia total atenuada). Pero la espectroscopía Raman es la estrella.

Igor K. Lednev, Ph.D., es profesor en el Departamento de Química de la Universidad de Albany, Universidad Estatal de Nueva York. Ha estado desarrollando el uso de la espectroscopía Raman para diversas aplicaciones forenses.

Durante los últimos 12 años, el Departamento de Justicia de EE. UU. ha proporcionado a Lednev y a sus colaboradores financiación para desarrollar tecnología que identifique y analice rastros de fluidos corporales en escenas del crimen.

Las manchas biológicas incluyen sangre, saliva, semen, fluido vaginal, sudor y orina. Las trazas de fluidos corporales son importantes porque son la principal fuente de evidencia de ADN. Actualmente, la policía utiliza diversas pruebas bioquímicas para detectar e identificar fluidos corporales.

La mayoría de las pruebas utilizadas en la escena del crimen son presuntivas, lo que significa que es posible que haya falsos positivos y que se deben realizar pruebas confirmatorias adicionales en el laboratorio. Además, todas las pruebas actuales afectan a la muestra.

"Todas esas pruebas son destructivas para la muestra y, lo más importante, todas son específicas para un fluido corporal individual. No existe una prueba universal para todos los fluidos corporales", dijo Lednev. "Estamos utilizando espectroscopía Raman para desarrollar una prueba universal y confirmatoria, que puede emplearse para todos los fluidos corporales principales de manera no destructiva."

Lednev utiliza espectroscopía Raman, que puede crear una "huella digital" no destructiva de la composición química de la sustancia analizada. Lednev trabaja con espectroscopía Raman en técnicas universales y no destructivas.

Él y sus colaboradores han desarrollado un software automatizado para identificar todas las principales trazas de fluido corporal para muestras sobre un sustrato de papel de aluminio no interferente.

"Todavía necesitamos desarrollar software para fluidos corporales secos en sustratos comunes como alfombras, suelos, baldosas, lo que sea que encuentres en la escena del crimen", dijo. "Eso sería lo más útil para las fuerzas del orden, hacer la identificación sin tocar la muestra biológica."

Lednev también puede analizar tinciones biológicas para identificar el tiempo desde la deposición, o la antigüedad de una mancha de sangre. Esto es importante para determinar la hora de un delito. Y si la escena del crimen incluye varias manchas de sangre, las manchas antiguas pueden eliminarse para que la policía pueda centrarse en las pruebas relevantes.

El siguiente reto es transferir esta tecnología de un instrumento de sobremesa a uno de mano que viaje hasta la escena del crimen. Por ejemplo, un instrumento Raman portátil de mano.

Lednev está probando algunos de estos instrumentos en su laboratorio ahora. Debe desarrollar una metodología y hacerla asequible para las agencias de seguridad. Pero es un arma de doble filo que puede ahorrar dinero a largo plazo. Un dispositivo así no requeriría consumibles y podría usarse para muchos otros artículos forenses, incluida la identificación confirmatoria de drogas ilícitas.

"La idea es que si consiguen este instrumento, todo lo demás sería muy barato", dijo Lednev. "Instrumentos que puedes usar durante años sin fuentes adicionales."

Este tipo de instrumento identificaba rápidamente qué muestras recoger en la escena del crimen. Ahora mismo, para la policía es caro recoger todas las muestras diversas solo para conseguir las que quieren.

Cuando se descubre una escena del crimen, es importante que la policía construya inmediatamente un perfil para el sospechoso. La raza, el género y la edad aproximada ayudan a reducir la lista de sospechosos.

Más recientemente, Lednev comenzó a trabajar en el perfilado fenotípico. Puede determinar el sexo, la raza y la edad del donante basándose en una mancha biológica.

Esta técnica aún no está lista para usarse en la escena del crimen. Lednev y su grupo han publicado una prueba de concepto. Es necesario analizar una gran población de donantes para evaluar la metodología desarrollada, de forma similar a como los ensayos clínicos piloto validan nuevos métodos desarrollados para el diagnóstico de enfermedades.

La GSR incluye tres elementos: plomo, bario y antimonio. Esta es una combinación única de elementos. Si la policía detecta los tres elementos, asumen que es residuo de disparo. Hay muy pocas fuentes ambientales que contengan los tres elementos.

Lednev y sus asociados han ido un paso más allá.

Recogían residuos de disparo de las armas usando munición de diferentes calibres. A continuación, analizaron la composición química del disparo con Raman. Luego construyeron un modelo estadístico para diferenciar diferentes partículas de distintas armas de fuego.

El modelo fue probado y resultó en una precisión del 100 %. La espectroscopía Raman pudo distinguir los cañones de distintos calibres a partir del residuo.

"Esto significa que si hay un incidente de tiroteo y el disparo ocurrió desde corta distancia, lo que resultó en residuos de disparo en una víctima, la policía puede recoger esos residuos de disparo y la pistola del sospechoso. Podemos usar esta pistola en un campo de tiro, recoger y caracterizar su residuos de disparo y determinar si el disparo encontrado en la víctima podría provenir de esta pistola. También podemos excluir las armas de fuego de esta manera."

Lednev cree que esta tecnología está lista para usarse en el mundo real. Como el análisis se realiza en laboratorio, no es necesario realizarlo en el campo.

Recientemente se ha eliminado el plomo de parte de la munición para hacerlo más respetuoso con el medio ambiente. Si dejas de lado el bario y el antimonio, la precisión de la prueba de residuos de disparo es baja porque estos dos elementos son comunes en el entorno. Eso puede producir muchos falsos positivos. El método actual solo funciona con los tres elementos presentes en los residuos inorgánicos de disparo.

Eso nos lleva a otra área de estudio: residuos orgánicos frente a inorgánicos de disparos. Los residuos inorgánicos contienen sustancias químicas elementales como plomo, bario y antimonio. Los residuos orgánicos de disparo consisten principalmente en pólvora parcialmente quemada y sin quemar, y no contiene plomo, bario ni antimonio. La espectroscopía Raman puede detectar y caracterizar partículas orgánicas e inorgánicas, ayudando a superar la identificación de munición libre de plomo.

"La espectroscopía Raman busca la composición molecular", dijo Lednev. "Como las huellas dactilares de los productos químicos, la espectroscopía Raman detecta las estructuras químicas de las moléculas. Raman es mucho más específico que el análisis elemental."

Esta tecnología aún está en desarrollo. Lednev y su grupo han recibido patentes por ello, pero aún no lo han puesto a disposición de los profesionales.

"Aquí es donde necesitamos trabajar con HORIBA, para desarrollar software fácil de usar y crear instrumentos tipo caja negra, que la policía pueda usar simplemente pulsando el botón y obtener el resultado. Estimo que un primer prototipo comercial estará listo para validación policial en un plazo de tres a cinco años", afirmó.

El laboratorio de Lednev utiliza un microscopio Raman confocal XploRA™ PLUS y un microscopio confocal Raman LabRAM HR Evolution.

"El PLUS XploRA es fácil de usar y muy robusto. A los estudiantes les encanta", dijo Lednev. "Tenemos el LabRAM HR Evolution para investigación fundamental de alto nivel en rendimiento.

Síguenos