Human fingerprint dating in forensic analysis

Abstract

As impressões digitais, constituídas por cristas e vales, formam um determinado padrão que é único a cada indivíduo. Metabolitos do suor e outras secreções, bem como resíduos químicos presentes na ponta de um dedo deixam não só um padrão específico para o indivíduo, uma impressão digital latente, como também vasta informação que pode ser explorada para propósitos forenses. As impressões digitais la tentes fornecem um forte valor probatório no que diz respeito a investigações forenses há mais de meio século, particularmente através da comparação de padrões como meio de identificação. Do progresso da ciência e da tecnologia, adveio a progressão no que diz respeito à aquisição e interpretação de provas e evidências associadas a impressões digitais latentes [1]. Os mais recentes desenvolvimentos estão asso ciados à determinação da informação química e bioquímica contida numa impressão digital, sendo que vários estudos foram já iniciados no sentido de avaliar a composição química de uma impressão digital [2]. A simples visualização de uma impressão digital e o processamento da mesma numa base de dados em busca de uma correspondência pode terminar sem que qualquer correspondência tenha sido efetivamente encontrada. Desta forma, cessa qualquer uso futuro da impressão digital como meio de identificação ou de investigação [3]. No entanto, o processo de análise da impressão digital não tem de terminar obrigatoriamente com a pesquisa numa base de dados; e é isso que é proposto e investigado ao longo deste trabalho – amplificar as informações que podem ser recuperadas a partir de impressões digitais latentes. O trabalho aqui descrito concentra-se em explorar e aprofundar o conhecimento que pode ser adquirido a partir da informação química de uma impressão digital. Particularmente, a composição de uma im pressão digital no momento em que esta é depositada, bem como as alterações químicas que ocorrem nos compostos que a constituem ao longo do tempo. Tal é de extrema importância, uma vez que a datação das impressões digitais pode ter um impacto significativo na área das ciências forenses, visto que tem o potencial de auxiliar o processo judicial ao avaliar a relevância e o valor de uma impressão digital encontrada na cena do crime. Assim, permitiria aos investigadores não só identificar as pessoas com acesso à cena do crime, mas também criar uma cronologia dos eventos sucedidos a fim de perceber se um dado indivíduo teve ou não acesso a esse local na altura em que o crime ocorreu [2]. É ainda de salientar que não existe atualmente um método que seja capaz de prever a idade de uma impressão digital com rigor e exatidão, não sendo por isso possível determinar quando é que ocorreu a deposição da mesma [4]. Porém, a espetrometria de massa tem-se revelado uma metodologia analítica de crescente interesse no que diz respeito ao estudo de impressões digitais. Este interesse crescente está associado à elevada quantidade de informação que pode ser extraída de uma impressão digital, tanto no que diz respeito à própria impressão digital, como no que concerne ao dador da mesma [4]. Relativamente à investigação, a análise foi realizada num número variável de voluntários – dois voluntários para a análise de uma gama de solventes, nove voluntários para a análise de amostras incubadas durante um mês e oito voluntários para amostras incubadas durante uma semana. Os voluntários fazem parte do grupo de investigação do Laboratório de FT-ICR e Espectrometria de Massa Estrutural (FTICR-MS-Lisboa) da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, abrangendo elementos de diferentes faixas etárias e sexos. Deste modo, os resultados obtidos e as conclusões alcançadas apenas refletem uma tendência média da amostra em estudo. Adicionalmente, não houve qualquer tipo de controlo relativamente à dieta de cada voluntário nem sobre a força exercida pelos dedos dos mesmos nas lâminas de vidro, uma vez que se procurou reproduzir o mais próximo possível o cenário encontrado numa cena do crime. A espetrometria de massa de ressonância ciclotrónica de ião com transformada de Fourier (FT-ICR MS) foi a metodologia analítica escolhida, uma vez que permite a determinação precisa da fórmula química de uma molécula a partir da massa medida, facilitando também a pesquisa numa base de dados, devido à sua extrema precisão de massa. Neste caso, ao conhecer a composição elementar das pequenas moléculas encontradas numa impressão digital é possível identifica-las. A extração de compostos químicos de superfícies não porosas e inertes foi otimizada. Para tal, foi analisada uma gama de solventes de modo a determinar qual o melhor para a análise de impressões digitais. Esta determinação teve por base não só o risco químico associado a cada solvente, como a sua disponibilidade e o número de compostos cujo solvente permitia identificar por espetrometria de massa. Deste modo, tendo permitido a identificação de 19 compostos, tratando-se do mais seguro e do mais adequado para o método de ionização utilizado (ESI), o solvente constituído por acetonitrilo : metanol : água foi considerado o mais adequado para prosseguir com o estudo do envelhecimento de impressões digitais. A aplicação da espetrometria de massa permitiu a identificação e confirmação da presença de vários compostos previamente descritos na literatura como presentes em impressões digitais. Contudo, permitiu também a identificação de novos compostos, presentes habitualmente no suor, que aparentam variar com o envelhecimento dos resíduos da impressão digital. No que diz respeito ao aparecimento de compostos após a incubação, foi possível identificar compostos associados à decomposição de colesterol, ácidos carboxílicos e derivados, ácidos gordos saturados e insaturados e aminoácidos. Para além destas classes de compostos, que já haviam sido descritas como aparecendo em impressões digitais com o passar do tempo, foram identificados compostos como o esqualeno e lactapiperanol D. Relativamente aos compostos descritos como desaparecendo após um determinado período de incubação, alguns dos mencionados são ácidos gordos insaturados, esqualeno e derivados do esqualeno. Neste caso, para além da identificação de ácidos gordos insaturados, foi detetada a presença de novos com postos como o ácido esteárico e lactapiperanol D, cujo desaparecimento ainda não foi descrito na literatura. O aumento da quantidade de um dado composto foi medido pelo aumento da intensidade do mesmo. Ácidos gordos saturados de cadeia curta têm tendência a sofrer um aumento, uma vez que podem derivar de ácidos gordos de cadeia longa. Epóxidos de esqualeno e derivados do esqualeno foram também previamente descritos como aumentando ao longo do tempo. Para amostras incubadas durante um mês, verificou-se o aumento da quantidade de alguns ácidos gordos saturados de cadeia média, nomeada mente os ácidos azelaico e láurico. O ácido adípico, uma forma oxidada que deriva do esqualeno, foi também identificado. Por outro lado, a diminuição da quantidade de um determinado composto foi medida através da diminuição da intensidade do mesmo. Ácidos gordos insaturados, triglicéridos, colesterol e esqualeno são compostos cuja quantidade tende a diminuir com o passar do tempo. Neste caso, nenhum composto foi identificado para amostras incubadas durante o período de um mês. Porém, tanto o ácido colnelénico como o metilgingerol foram identificados como tendo diminuído após uma semana de incubação, sendo que o ácido colnelénico se trata de um ácido gordo insaturado Assim sendo, foi possível confirmar não só variações de compostos previamente descritos na literatura, como também identificar novos compostos que aparentam variar similarmente com o envelhecimento dos resíduos deixados pela impressão digital. Embora os resultados apresentados e as conclusões alcançadas sejam preliminares, é possível mostrar que uma técnica de alta resolução como a espectrometria de massa FT-ICR pode vir a ter um papel fulcral na análise forense e na datação de impressões digitais humanas num futuro próximo. Em suma, pretende-se que as conclusões tiradas ao longo desta dissertação potencializem um estudo futuro e mais aprofundado de como as pequenas moléculas e os compostos encontrados em impressões digitais variam com o tempo. Apesar do interesse pelas impressões digitais ter surgido há várias décadas, o seu estudo constitui ainda uma área consideravelmente inexplorada que requer mais tempo, dedicação e investigação. Deste modo, pretende-se que esta dissertação contribua para o que pode constituir o futuro da análise de impressões digitais numa perspetiva forense.

Fingerprints consist of ridges and valleys that form a pattern that is unique to the individual. Metabolites from sweat and other secretions as well as chemical residues that are present on a fingertip leave behind not only an individual specific pattern, a latent fingerprint, but also a wealth of information that may be exploited for forensic purposes [1]. Latent fingerprints have provided evidentiary value in forensic investigations for over a century, mainly through pattern comparison, as a means of identification. As science and technology have progressed, so has the collection and interpretation of evidence associated with latent fingerprints [1]. The latest developments focus on the assessment of the chemical and bio chemical information contained in a fingerprint with several studies being initiated into the chemical composition of a fingerprint [2]. Simply visualizing the fingerprint and running the image through a database in search of a match may lead to no match being actually found, ending any further use of the fingerprint as a means of identifcation [3]. However, the fingerprint analysis procedure does not have to end with a database search, and that is what we are proposing in this work, to extend information retrieval from these latent fingerprints. The work described here focuses on exploring the knowledge which can be obtained from the chemical information provided by a fingerprint, particularly the composition of a fingerprint at the time of deposition as well as the chemical changes that occur over time. This is of very high relevance as age dating of fingerprints could have a significant impact in forensic science, as it has the potential to facilitate the judicial process by assessing the relevance of a fingerprint found at a crime scene. Moreover, there is presently no current method that is capable of reliably predicting the age of a fingerprint [4]. However, mass spectrometry has become an area of increasing interest when it comes to the study of fingerprints due to the massive amount of chemical information that can be extracted regarding both the fingerprint and the donor [4]. Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR MS) was the chosen analytical method for it allows the precise determination of a molecule’s chemical formula from its measured mass as well as greatly facilitating database search due to its extreme mass accuracy. Regarding our work, by knowing the elementary composition of small molecules found in fingerprints, it is possible to identify them. Chemical compound extraction from non-porous, inert surfaces was optimized and used to identify the compounds present in fingermark residue before and after an incubation period of either a week or a month. Besides confirming variations in classes of compounds that had previously been described in the literature, it was also possible to specifically identify not only those compounds but compounds that had not been described in former research studies. These compounds’ time variations should be further analysed to confirm their consistency and their potential as target compounds for fingerprint dating. Although the results presented and the conclusions reached are preliminary, it is possible to show that a high-resolution technique such as FT-ICR mass spectrometry may come to play a pivotal role in forensic analysis and dating of human fingerprints in the near future. It is intended that these results will potentiate a further study into how small molecules found in finger prints change with time, as well as contributing to what could be the future of fingerprint analysis in a forensic perspective