Achtergrond

1,2-Indaandionen werden in eerste instantie gemaakt als tussenprodukt voor gesubstitueerde ninhydrines (bijv. 5-methylthioninhydrine) door prof. Madeleine Joullié en haar medewerkers, dr. Diane Hauze en dr. Olga Petrovskaia, van de Universiteit van Pennsylvania (Upenn). Tijdens de evaluatie van deze verbindingen door dr. Tony Cantu en Robert Ramotowski, van de United States Secret Service (USSS), werd ontdekt dat ook deze klasse van verbindingen in staat is vingersporen zichtbaar te maken. Indaandionen versus DFO Een hele range van verbindingen werd door Upenn gemaakt en getest door de USSS [1]. Dr. Joseph Almog en mede-onderzoekers van de Israelische Nationale Politie maakten en evalueerden ook een aanzienlijk aantal indaandionen [2]. Australische onderzoekers vergeleken 1,2-indaandion en 5,6-dimethoxy-1,2-indaandion met ninhydrine en DFO [3, 9a-d]. Wiesner et al. bekeken de prestatie van 1,2-indaandion (2 g/l in een HFE-7100-oplossing met 7% ethylacetaat) ten opzichte van DFO op gebruikte cheques [5]. De conclusie waartoe de onderzoekers kwamen, was dat indaandionen latente vingersporen net zo goed of zelfs beter zichtbaar maakten dan DFO. Bij gebruik van de juiste ontwikkelingscondities (ca. 160° C, 10 seconden [9a-d]) produceert 1,2-IND gekleurde vingerafdrukken (roze kleur, iets minder sterk als bij gebruik van ninhydrine) en fluoresceren deze sterk na aanstralen met groen licht. Voor de structuurformules van DFO en 1,2-IND zie dit pop-up venster. Het is gebleken dat ongesubstitueerd indaandion (1,2-IND) fluorescentie geeft die vergelijkbaar is met DFO (voor de structuurformules, zie dit pop-up venster). Gezien de eenvoud van de synthese, lage kosten en goede oplosbaarheid concludeerde de Israelische Nationale Politie dat 1,2-IND spoedig een in de praktijk toepasbaar vingerafdrukreagens zou kunnen zijn. Het Australische onderzoek concludeerde dat 1,2-indaandion en 5,6-dimethoxy-1,2-indaandion een goedkoper alternatief voor DFO zouden kunnen worden die vergelijkbare resultaten geven. In vervolgonderzoek van Wiesner en medewerkers [5], waarbij 500 gebruikte cheques werden gebruikt als onderzoeksmateriaal, werd gevonden dat 1,2-indaandion 46% meer identificeerbare vingerafdrukken dan DFO. Zij raadden dan ook aan om 1,2-indaandion te gaan gebruiken voor het onderzoek naar vingerafdrukken.

Doormidden geknipte vingerafdruk behandeld met DFO (linkerzijde) en 1,2-IND (rechterzijde), in daglicht. Als boven, bekeken door een donkeroranje filter bij aanstraling met groen licht.

In een Engels onderzoek [6] waarbij verschillende DFO-formuleringen (in een concentratie van max. 0,25 g/l) en een 0,23 g/l 1,2-indaandionformulering met elkaar vergeleken werden bleek de gebruikte IND-formulering in minder zaken identificeerbare vingerafdrukken op te leveren dan de beste DFO-formulering (54,2 ten opzichte van 62,5% van de zaken). Zie dit pop-up venster voor de twee formuleringen.

De formulering zoals gepubliceerd door Weisner et al. [5] is gevalideerd en de resultaten ervan gepubliceerd door de FBI en het Florida Department of Law Enforcement [7]. Dit met het oog op de Amerikaanse wetgeving (Daubert principe), waarbij het noodzakelijk is dat een nieuw proces gevalideerd is, gepubliceerd en de publicatie door andere wetenschappers beoordeeld ("peer review").

Een aantal gesubstitueerde indaandionen (bijvoorbeeld de 5-methoxy en 5,6-dimethoxy; voor de structuurformules, zie dit pop-up venster) gaven een fluorescentie die beter was aan die van DFO (5,6-dimethoxy-1,2-indaandion in het bijzonder). Echter, de synthese ervan is tamelijk complex en de produktie ervan daarom nogal kostbaar. Bovendien bleek dat 5,6-dimethoxy-1,2-indaandion slecht oplost in de (met het oog op doorlopen van inkten) bij voorkeur gebruikte apolaire oplosmiddelen (zoals petroleumether).

Uit de onderzoeken aan 1,2-indaandion, door verschillende groepen wereldwijd, is dus gebleken dat het als vervanging voor DFO gebruikt kan worden. De werkoplossingen (in de huidige aanbevolen, apolaire oplosmiddelen) zijn echter niet onbeperkt houdbaar. Op de lange duur reageren indaandionen met zichzelf tot verbindingen die geen vingerafdrukken zichtbaar maken. Daarom dienen werkoplossingen aangemaakt te worden wanneer ze nodig zijn en niet voor langere periodes op voorraad gehouden te worden (niet langer dan enkele weken). In de poedervorm (verkrijgbaar bij BVDA) is het echter onbeperkt houdbaar.

Net als met ninhydrine, kunnen vingerafdrukken die met indaandion behandeld zijn, met zinkchloride behandeld worden om ze beter "houdbaar" te maken. In het algemeen wordt ook een versterking van de fluorescentie waargenomen na behandeling met zinkchloride. Afkoelen in vloeibare stikstof, na behandeling met zinkchloride, bleek de fluorescentie nog verder te versterken [3].

Wij hebben waargenomen dat op een aantal papiersoorten van slechtere kwaliteit (zoals kranten, karton en gerecycleerd papier in het algemeen) indaandionen geen vingerafdrukken ontwikkelden, terwijl ninhydrine en DFO dit wel deden. Daar staat tegenover dat de Police Scientific Development Branch (PSDB, Groot-Brittanië) na experimenten met een flink aantal verschillende papiersoorten tot de conclusie kwam dat er weinig verschil is tussen DFO en 1,2-IND.

Research door Jon Stimac [8] van de Oregon State Police heeft uitgewezen dat de HFE-7100 formulering van IND, zoals gepubliceerd door Wiesner et al. [5] gebruikt kan worden op thermisch papier. Thermisch papier (faxpapier) wordt veel gebruikt voor bonnen van PIN-automaten en kassabonnen. De actieve laag in dit papier is erg gevoelig (wordt zwart of het geprintte deel lost op) voor polaire oplosmiddelen als aceton, ethanol en azijnzuur. Dit maakt het gebruik van DFO of ninhydrine problematisch. Om deze reden wordt de ontwikkeling van vingerafdrukken op dit papier dan ook bij kamertemperatuur gedaan (bij te hoge temperaturen verkleurt het papier ook).

De volgende formuleringen werden ontwikkeld door de PSDB:
 
0,2 g   1,2-indaandion
8 ml    azijnzuur (99-100% ook wel ijsazijn genoemd)
72 ml   ethylacetaat
800 ml petroleumether
---------
880 ml werkoplossing
 
0,25 g 1,2-indaandion
10 ml azijnzuur (99-100%)
90 ml ethylacetaat
900 ml HFE-7100
---------
1000 ml werkoplossing

Hierbij kan opgemerkt worden dat in plaats van petroleumether ook pentaan of heptaan gebruikt kan worden. 1,2-IND dient eerst in het mengsel van ethylacetaat en azijnzuur opgelost te worden. Nadat alles opgelost is kan verdund worden met de petroleumether of HFE 7100 (een mengsel van twee fluorwaterstofethers). HFE 7100 wordt momenteel aanbevolen als de vervanger van frigen (1,1,2-trichloortrifluoroethaan, CFC-113, ook bekend als Arklone en Fluorisol).

Methanol en ethanol horen niet in de werkoplossing gebruikt te worden. Deze oplossingen zijn in het geheel niet stabiel [4, 5].

Bewaar de werkoplossing in een bruine glazen fles, in het donker. Uit de chemische literatuur is bekend dat 1,2-indaandionen gemakkelijk photochemische reacties ondergaan onder invloed van zonlicht.

Aangezien de meeste onderzoeksgroepen tot nu toe gevonden hebben dat bij gebruik van 1,2-IND in hogere concentraties (tot 5 gram per liter) sterker fluorescerende vingerafdrukken worden ontwikkeld, bevelen wij de nu volgende gemodificeerde werkoplossing aan (afgeleid van de petroleumether formulering van de PSDB):
 
1 g      1,2-indaandion
10 ml   azijnzuur (99-100%)
90 ml   ethylacetaat
900 ml petroleumether
---------
1000 ml werkoplossing

De formulering gebruikt door Wiesner et al. [5] bevat geen azijnzuur. Zij kwamen tot de conclusie dat het in hun HFE-7100 formulering geen verbetering gaf en zelfs een negatief effect op de scherpte van de ontwikkelde afdrukken had:
 
2 g      1,2-indaandion
70 ml   ethylacetaat
930 ml HFE-7100
---------
1000 ml werkoplossing

De beste methode voor de ontwikkeling van vingersporen op papier, behandeld met 1,2-IND, is nog steeds onderwerp van onderzoek. De meeste groepen die er onderzoek naar deden gebruikten een klimaatoven (100° C, 10-20 minuten op 60% relatieve vochtigheid). Bij BVDA gebruikten we alleen droge warmte. (10 minuten, 100° C). We hebben gemerkt dat de vingerafdrukken zich verder ontwikkelen bij kamertemperatuur en normale luchtvochtigheid overnacht.

De PSDB vond optimale ontwikkeling wanneer documenten precies 10 minuten bij 100° C (zonder bevochtiging) behandeld werden. De Australische onderzoekers [3] prefereerden een hete kledingpers (15 seconden bij circa 120° C) boven droge verwarming gedurende 20 minuten bij 100° C.

In het valideringsonderzoek van de FBI en het Florida Department of Law Enforcement [7] werd geconcludeerd dat de beste resultaten werden verkregen na verhitten gedurende 2-5 minuten in een glanspers bij 100° C (een soortgelijk proces als gebruikt door de Australische onderzoekers [3]) in vergelijking tot verhitten in een oven bij 100° C gedurende 20 minuten.

Vingerafdrukken, behandeld en zichtbaar gemaakt met 1,2-IND fluoresceren na excitatie met groen licht (optimum rond 530 nm), analoog aan DFO. Voor het bekijken en fotograferen van de sporen kan het beste donkeroranje filters (doorlating vanaf 570-590 nm) gebruikt worden.

Onderzoek heeft uitgewezen dat de ontwikkelde vingerafdrukken gevoelig zijn voor licht. Wanneer de papieren met daarop de vingersporen niet in het donker werden bewaard, nam de fluorescentie van de afdrukken af. Wanneer ze echter wel in het donker werden bewaard, behielden ze hun fluorescerende eigenschappen.

Het groene licht dat gebruikt wordt voor het bekijken en fotograferen van de fluorescentie blijkt alleen een tijdelijke vermindering van de fluorescentie te veroorzaken (een vermindering werd overigens pas geconstateerd na enkele uren blootstelling). De fluorescentie keerde terug na overnacht in het donker bewaren (PSDB).

Het behandelen van papieren met zinkchloride, met daarop vingerafdrukken die zichtbaar zijn gemaakt met 1,2-IND, is een eenvoudige procedure. Wij bevelen hiervoor het gebruik van een sprayer aan (in een zuurkast). Zinkchloride oplossing is bij BVDA verkrijgbaar (artikelnummer B-794110, 250 ml oplossing van zinkchloride (30 g/liter) in een methyl-tert-butylether/petroleumether mengsel). Besproei het papier slechts licht, laat de oplosmiddelen verdampen en besproei dan nogmaals wanneer nodig. Dit is echter lastig te beoordelen, omdat er (in tegenstelling tot ninhydrine) geen omkleuring of andere indicatie dat genoeg gesproeid is, optreedt.

[1a] Ramotowski, R.; Cantu, A.A.; Joullié, M.M.; Petrovskaia, O., "1,2-Indanediones: A Preliminary Evaluation of a New Class of Amino Acid Visualizing Compounds", Fingerprint Whorld 1997, Vol. 23, nr. 90, blz. 131-140.
[1b] Joullié, M.M.; Petrovskaia, O., "A better way to develop fingerprints", CHEMTECH 1998, Vol. 28(8), blz. 41-44.
[2] Almog, J.; Springer, E.; Wiesner, S.; Frank, A. et al., "Latent Fingerprint Visualization by 1,2-Indanedione and Related Compounds: Preliminary Results", Journal of Forensic Sciences 1999, Vol. 44, nr. 1, blz. 114-118.
[3] Roux, C.; Jones, N.; Lennard, C.; Stoilovic, M., "Evaluation of 1,2-Indanedione and 5,6-Dimethoxy-1,2-Indanedione for the Detection of Latent Fingerprints on Porous Surfaces", Journal of Forensic Sciences 2000, Vol. 45, nr. 4, blz. 761-769.
[4] Niet gepubliceerde waarnemingen van onderzoekers van de Universiteit van Pennsylvania, de USSS, Israelische Nationale Politie en de PSDB.
[5] Wiesner, S.; Springer, E.; Sasson, Y.; Almog, J., "Chemical Development of Latent Fingerprints: 1,2-Indanedione Has Come of Age", Journal of Forensic Sciences 2001, Vol. 46, nr. 5, blz. 1082-1084.
[6] Merrick, S., Gardner, S.J.; Sears, V.G.; Hewlett, D.F., "An Operational Trial of Ozone-Friendly DFO and 1,2-Indanedione Formulations for Latent Fingerprint Detection", Journal of Forensic Identification 2002, Vol. 52, nr. 5, blz. 595-605.
[7] Kasper, S.P.; Minnillo; D.J., Rockhold; A.M., "Validating IND (1,2 - indanedione)" Forensic Science Communications 2002, Vol. 4, No. 4.
[8] Stimac, J.T. "Thermal Paper: Latent Friction Ridge Development via 1,2-Indanedione" Journal of Forensic Identification 2003, Vol. 53, nr. 3, blz. 265-271.
[9a] Wallace, Christie, "Characterisation and Optimisation of Reaction of 1,2-Indanedione with Amino Acids and its Application to Fingerprint Casework", presentatie op het 17e International Symposium on the Forensic Sciences van de ANZFSS, maart 2004 (samenvatting - afkomstig van web.archive.org, de originele site www.anzfss2004.org.nz bestaat niet meer).
[9b] Wallace, Christie; Claude, Roux; poster gepresenteerd op de IAI-conferentie in St. Louis, augustus 2004.
[9c] Wallace-Kunkel, Christie; Lennard, Chris; Stoilovic, Milutin; Roux, Claude, "Optimisation and evaluation of 1,2-indanedione for use as a fingermark reagent and its application to real samples", Forensic Science International, 2007, Vol. 168, nr. 1, pp. 14-26 (doi:10.1016/j.forsciint.2006.06.006)
[9d] Stoilovic, Milutin; Lennard, Chris; Wallace-Kunkel, Christie; Roux, Claude, "Evaluation of 1,2-Indanedione Formulation containing Zinc Chloride for Improved Fingermark Detection on Paper", Journal of Forensic Identification 2007, Vol. 57, nr. 1, blz. 4-18.