jueves, 2 de mayo de 2013

Agente especial, Cianoacrilato (alias ‘Superglue’)

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Llevo mucho tiempo colaborando con la química forense asociado al departamento de criminalística. No es la primera vez que la química se alía con los superhéroes ya sean de ficción o tan reales como la vida misma. Tampoco será la última, pero hoy he venido a contarles mi historia. Mi nombre es Cianoacrilato, para ustedes ‘superglue’, y es que la primera parte de mi misión consistió en infiltrarme en los hogares y la industria como adhesivo eficaz y rápido. En mi caso, Cianoacrilato me describe mejor que superglue, ya que proviene de mi fórmula química: 2-cianoacrilato de metilo. Es decir, que químicamente soy un éster con un grupo ciano al lado, lo que me dota de las características que me hacen tan valorado: la humedad del ambiente provoca que reaccione con otras moléculas de mi composición en lo que se conoce como reacción de polimerización. 


Al formar enlace conseguimos actuar como el ‘superglue’ de vuestras casas. Incluso algunos primos míos, han acabado dedicándose a la medicina para coser las heridas.
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Yo, en cambio, soy agente especial al servicio de cualquier agencia pública o privada de cualquier país porque soy uno de los mejores detectores de huellas digitales. Solo necesitas conseguir vapores de cianoacrilato en un espacio cerrado en el que se encuentren las pruebas que quieres analizar, y ten por seguro de que si el criminal no ha llevado guantes de látex, detectaré todas sus huellas. Las huellas digitales dejadas por cualquier individuo humano están formadas por sudor ecrino secretado por los poros de la mano. Es una mezcla mayoritariamente acuosa, con sales como cloruro sódico, lactato de sodio, urea y aminoácidos. El problema está en que los componentes de la huella (a no ser que esté contaminada con grasa) no son higroscópicos y no retienen ni captan humedad lo que dificulta mi tarea de detección. Los científicos aún están investigando cómo afecta a mi polimerización el hecho de que las huellas digitales vayan perdiendo el agua a lo largo del tiempo. Es curioso, porque en principio, las sales que he mencionado más arriba son responsables del inicio de la reacción de polimerización y como no son compuestos volátiles y permanecen en la huella, ¿por qué mi capacidad de detección se ve afectada según la ‘edad’ de la huella?

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Me han sometido a distintas pruebas de entrenamiento y estudio para comprobar y entender mejor mis propiedades. Para ello usaron una microbalanza de cristal de cuarzo (QCMB) que es muy sensible, y se usaron distintas huellas ‘envejecidas’ a condiciones ambientales con una temperatura que variaba entre los 23ºC y los 25ºC, y una humedad del 50% al 80%, además de exponerse a la luz y al aire. Como control, se usaron huellas guardadas en condiciones estancas. La QCMB es un sensor de onda acústica altamente sensible, donde el efecto piezoeléctrico permite el paso de una corriente que genera una onda acústica transversal a través del sensor de cuarzo. La adición de material en la superficie del sensor se detecta por los cambios en la frecuencia de oscilación del cristal ya que la onda acústica se expande. Así que nos permite seguir el crecimiento del polímero cuando el vapor de cianoacrilato reacciona con la huella digital.
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Durante el proceso con el vapor, la masa que va creciendo desde la huella se monitoriza como una función del tiempo de proceso por QCMB para producir una gráfica. La masa crece consistentemente con el tiempo de exposición a los vapores. La pendiente de la recta permite cuantificar la velocidad de crecimiento polimérico, conocida como tasa media de deposición. Se extrae a partir de huellas digitales que se dejan más de 7 días y se representan como una función de la ‘edad’. Aquí, la tasa de depósito en los bordes de la huella disminuye dramáticamente como función del envejecimiento de las huellas expuestas a la luz el aire. En cambio, las huellas que no se exponen durante la semana  de envejecimiento retienen la misma tasa de depósito que al principio. Esto nos dio una pista de por dónde iban los tiros: el iniciador primario de la huella es el ión lactato que se degrada debido a la exposición a la luz ultravioleta. Los resultados indicaron que es la pérdida del iniciador en la huella lo que me genera problemas de rendimiento.

Así que ideamos un método para que las huellas digitales latentes que se habían deteriorado por el paso del tiempo pudieran recuperar la capacidad de iniciar y polimerizar el vapor de cianoacrilato.

Elegimos al amoníaco como agente de mejora porque tiene una presión de vapor suficiente para permitir que interaccione con la huella sin dañar su integridad estructural. Después me es más sencillo hacer mi trabajo, de manera que deposito una capa blanca sobre la huella (que puede entonces identificarse según el registro) y además con una calidad mejor.

El ácido acético glacial presenta las mismas ventajas que el amoníaco, además de que contiene grupos ácidos carboxilo que son especies primarias iniciadoras de la polimerización. Los estudios previos de cinética de la polimerización del cianoacrilato con superficies monocapa nos descubrió que el grupo funcional del ácido carboxílico, polimeriza el vapor de cianoacrilato a una velocidad un orden de magnitud mayor que las velocidades en superficies con el grupo funcional amino del amoníaco.

Llegamos a la conclusión de que la deshidratación de la huella digital no es la causa de la pérdida de rendimiento, sino que cuando esta deshidratación se produce con la exposición a la luz y al aire, es cuando pierde calidad mi trabajo. Parece, por tanto, que es la erosión de la huella junto con la degradación de los iniciadores por la luz ultravioleta, la que disminuye la velocidad de polimerización dando un resultado de menor calidad. Pero se puede subsanar con agentes de mejora como el amoníaco y el ácido acético: entonces no disminuye la cantidad de polímero depositado sobre la huella latente. Así que ahora ya puedo ayudar a los científicos forenses a encontrar huellas no solo frescas, sino que lleven un cierto tiempo expuestas a las inclemencias del tiempo. ¡Temed criminales, porque acabaréis todos entre rejas!

Referencias
Wikipedia
Wargacki, S., Lewis, L., & Dadmun, M. (2008). Enhancing the Quality of Aged Latent Fingerprints Developed by Superglue Fuming: Loss and Replenishment of Initiator Journal of Forensic Sciences, 53 (5), 1138-1144 DOI: 10.1111/j.1556-4029.2008.00822.x


Este post participa en el  XXIV Carnaval de la Química alojado en el blog el zombi de Schrödinger

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