Development of preparation method and use of reflectance spectroscopy in blood stains analysis for the purposes of forensic analysis

Plamy krwi są jednymi ze śladów najczęściej spotykanych na miejscu zdarzenia, w związku z czym pożądanym byłoby ich wykorzystanie w ustalaniu czasu kiedy do niego doszło. W toku prowadzonych badań analizowano zmiany widm plam krwi w czasie z wykorzystaniem obrazowania hiperspektralnego w zakresie promieniowania VIS-NIR oraz SWIR. Podstawę metodzie dają zmiany zachodzące w składzie krwi po jej uwolnieniu do środowiska zewnętrznego. Dominujący składnik krwi – hemoglobina, pod wpływem tlenu z powietrza utlenienia się do methemoglobiny, która następnie ulega denaturacji, dając hemichrom. Każda z tych pochodnych cechuje się odmiennymi właściwościami optycznymi, zatem zmiany ich zawartości można monitorować z wykorzystaniem metod spektroskopowych. Pomiarom poddawano próbki krwi nanoszone pojedynczo, w kilkudniowych odstępach od 22 lutego do 22 marca 2016 roku na odpowiednio przygotowaną kartę DBS. Zmierzoną wartość reflektancji przeliczono na absorbancję, otrzymując jej zależność od długości fali. Analiza widm uzyskanych w zakresie widzialnym pozwoliła na rozróżnienie wieku plam w badanym przedziale czasowym w oparciu o zmiany intensywności pasm absorpcji pochodnych hemoglobiny zidentyfikowanych przy długościach fali 440, 500, 576 i 630 nm. W zakresie bliskiej podczerwieni, zmiany obserwowano w czasie pierwszej godziny od momentu naniesienia próbki. Powiązano je z silnie zmniejszającą się w tym czasie zawartością wody. Metoda wskazała na wyraźną korelację wieku plam krwi ze zmianami obserwowanymi na widmie w zakresie VIS-NIR oraz SWIR i dała dobre podstawy do przyszłego ich wykorzystania w określeniu czasu ich powstania.

Blood stains are one of the traces most often encountered at crime scene and therefore their use in the determination of time when it occurred is expected. In this study changes in the blood stains spectra over time were analyzed using hyperspectral imaging in the range of VIS-NIR and SWIR. The method is based on changes in the blood composition after deposition. The major component of blood – hemoglobin under the influence of oxygen from the air oxidizes to methemoglobin, which is then denatured to hemichrome. Each of these derivatives has different optical properties, thus changes in their content can be monitored using spectroscopic methods. Blood samples were deposited singly, in a multi-day intervals from 22nd February to 22nd March 2016 on a prepared DBS card. The reflectance values measured were converted to absorbance, yielding its wavelength dependence. Analysis of the spectra obtained in the visible spectrum allowed the age distinction between stains in the considered period of time based on changes in the intensity of the hemoglobin derivatives absorption bands identified at wavelengths of 440, 500, 576 and 630 nm. In the near-infrared range changes were observed during the first hour after application of the sample. They were linked with a strongly decreasing at this time content of water. The method showed marked correlation between the age of blood stains and changes observed in the spectrum in the range of VIS-NIR and SWIR and gave a good foundation for their future use in determining the time of deposition.