Sintesi esecutiva
Dai laboratori alle aule di tribunale, i microscopi ottici offrono delle possibilità utili a semplificare una serie di attività nell'ambito delle scienze forensi. Markus Fabich di Olympus Europa ci spiega come.
Negli anni, l'impiego della microscopia ottica si è fortemente radicato nell'ambito della scienza forense. Tecnica veloce e accessibile, la microscopia ottica è innanzitutto fondamentale perché non richiede alterazione dei campioni molto preziosi e insostituibili nelle tecniche d'indagine. Entrato ormai nella comune routine della gran parte dei laboratori forensi, questo approccio viene adottato dagli specialisti come tecnica d'analisi iniziale che precede fasi di ricerca e indagine successive, in particolare nell'ambito di indagini criminali, dove è richiesta un'autorizzazione all'esecuzione di test distruttivi su un elemento probante. In alcuni casi è possibile reperire informazioni sufficienti esclusivamente con analisi non distruttive. Sono di comune impiego anche altre forme di microscopia, quali la microscopia a luce polarizzata per l'identificazione delle fibre e la microscopia di confronto che permette il raffronto di capelli, armi da fuoco e segni lasciati dagli utensili.
Presso l'Abertay University in Scozia, il team di ricerca delle scienze forensi (Dott. Kevin Farrugia, Dott. Keith Sturrock, Dott. Graham Wightman e Isobel Stewart) ha adottato il più recente microscopio ottico-digitale di Olympus per perfezionare diversi progetti di ricerca. Nuova categoria che unisce le ultime innovazioni in ambito ottico e digitale, la tecnologia ottico-digitale permette l'analisi e la misurazione rapida e dettagliata in ambito delle scienze dei materiali. La serie DSX di Olympus permette l'indagine, la misurazione e il reporting affiancati da un funzionamento intuitivo grazie al quale non è più necessaria una profonda esperienza nell'analisi microscopica. Le funzioni di visualizzazione e acquisizione digitale offrono una visualizzazione a schermo perfetta per discussioni, formazione e analisi di lunga durata. Il team di ricerca si avvale delle numerose funzioni del microscopio ottico-digitale per l'analisi altamente dettagliata di diverse tipologie di prove, comprese impronte digitali, droghe illecite e tratti di penna.
Rilevazione di impronte digitali latenti
Tratto distintivo di ogni singolo individuo, le impronte digitali depositate tramite contatto con una superficie sono una vitale fonte di identificazione. Le impronte digitali si compongono di creste e solchi della pelle che formano dei motivi come anelli, spirali e archi. Ogni cresta presenta una fila di pori dai quali viene rilasciato il sudore (Figura 1) e, nonostante le impronte digitali impresse nel sangue o nelle vernici siano immediatamente visibili, molto spesso queste vengono impresse grazie alla sudorazione. La visualizzazione di questo tipo di impronte latenti richiede un trattamento specifico che varia in base alla superficie su cui sono state depositate.
I criminali spesso procedono all'eliminazione delle prove, per cui uno degli ambiti di ricerca si interessa in particolare del recupero delle impronte latenti sui metalli dai quali il residuo iniziale è stato eliminato con un panno. Infatti, alcuni elementi chimici presenti nel sudore sono in grado di reagire con il metallo cui vengono a contatto, provocando in pratica un'incisione dell'impronta digitale sulla superficie, un tratto permanente che non è più possibile rimuovere. Il tentativo di rimuovere le tracce di possibili contatti con una superficie di metallo è inoltre un chiaro intento di rimuovere una prova. I ricercatori dell'Abertay University stanno sperimentando dei metodi per visualizzare tali tracce riscaldando il metallo a temperatura superiore a 400 ºC, per poi procedere all'acquisizione e all'analisi delle immagini grazie al DSX110 di Olympus. I test hanno interessato diversi metalli oltre alla possibile influenza del tipo di tessuto utilizzato per rimuovere le tracce, compresi lana, cotone e nylon (Figura 2). Per l'analisi approfondita, si è rivelata fondamentale la possibilità di visualizzare la stampa completa al massimo ingrandimento: ciò è stato possibile in tutte le immagini grazie alla funzione di stitching dell'immagine offerta dal DSX110. Pur se in alcuni casi i particolari forniti da tali immagini possono non risultare sufficienti a fornire un'identificazione positiva certa o a formulare un sospetto, possono comunque essere inserite nel bagaglio di informazioni utili.
La visualizzazione delle stampe direttamente dall'alto rendeva difficoltosa l'identificazione delle diverse caratteristiche. A questo inconveniente si è potuto ovviare grazie alla testata di ispezione inclinante del DSX110 che ha permesso di illuminare e visualizzare il campione da una determinata angolazione. La luce obliqua proietta delle ombre in grado di mettere in risalto la topografia della superficie per una visualizzazione dettagliata dei solchi incisi sul metallo (Figura 3).
Pori di impronta digitale
 Figura 1 | L'uso del DSX110 rende chiaramente visibili i pori dell'impronta digitale. Il sudore emesso dai pori forma un'impronta su numerose superfici. |
Rilevazione di impronte digitali latenti sul metallo
Le impronte digitali pulite sul metallo riemergono a seguito di riscaldamento a una temperatura di 400 °C e superiore. Usando il DSX110, è stato possibile visualizzare le impronte digitali su una superficie di rame pulita con lana (A) o nylon (B) e sull'ottone pulito con lana (C) o cotone (D). Immagini per gentile concessione di K. Dettori, Abertay University
 Figura 2.A: Rame pulito con lana |  Figura 2.B: Rame pulito con nylon |
 Figura 2.C: Ottone pulito con lana |  Figura 2.D: Ottone pulito con cotone |
Rilevazione dei motivi dell'impronta digitale sul metallo grazie all'illuminazione obliqua
 Figura 3 | Le impronte digitali latenti lasciate sull'alluminio e pulite con un tessuto di cotone sono state riscaldate a 400 °C e visualizzate in microscopia ottica usando il DSX110 con luce obliqua per massimizzare il contrasto. Immagine per gentile concessione di K. Dettori, Abertay University. |
Loghi su pillole stupefacenti di provenienza illegale
Il gruppo di ricerca forense dell'Abertay University collabora con la polizia scozzese che ha avviato l'iniziativa per garantire che questa nuova ricerca possa avere il maggior impatto possibile sulle fasi iniziali delle applicazioni forensi. Nell'ambito di questa continua collaborazione, si è utilizzato il DSX110 per l'analisi di una serie di droghe illecite in possesso della polizia. L'abuso di droghe è un problema in costante crescita di per sé stesso, ma oltre a ciò, spesso gli spacciatori sostituiscono le sostanze stupefacenti con sostante alternative. Spesso tali sostanze risultano innocue come lo zucchero, ma altre volte possono essere letali. Inoltre, è frequente l'alterazione della quantità della sostanza stupefacente. Ad esempio, il recente esame di compresse illecite di diazepam ha rivelato una dose di 10 mg (la stessa dose disponibile in farmacia), in altre il livello riscontrato è stato di quattro volte superiore, che espone a un serio rischio di overdose. Pertanto è essenziale tentare di caratterizzare queste partite di compresse a scopi di analisi; il gruppo di ricerca dell'Abertay University sta indagando sulla possibilità di raggiungere tale intento usando una combinazione di caratteristiche chiave sia fisiche che chimiche. La speranza è quella di sviluppare un modello statistico che permetta di identificare le diverse popolazioni di compresse nella catena di approvvigionamento illegale in modo tale da aiutare la polizia nell'individuazione delle diverse illegalità e possibilmente arrivare a tracciare determinati lotti di droghe per giungere allo spacciatore.
Con il DSX110 Olympus si è analizzato recentemente un lotto di compresse illegali di cui sono riportati alcuni esempi nella Figura 4. La caratterizzazione visiva si può ottenere in base a un numero di caratteristiche, ad esempio colore e design. Molte di queste compresse riportano determinati loghi, e alcune presentano delle imperfezioni sui bordi, probabilmente causati dai macchinari di confezionamento, che potrebbero essere ricollegabili al lotto di compresse. Anche in questo caso la funzione di inclinazione del DSX110 si è rivelata particolarmente utile per la visualizzazione dei dettagli dei loghi e dei bordi (Figura 4B). La capacità digitale ha migliorato la visualizzazione di queste compresse grazie allo strumento noto come Extended Focal Image (EFI). Grazie all'imaging 3D, l'EFI elabora una serie di immagini 2D in punti differenti sull'asse z per formare un'immagine composita completamente a fuoco del campione di esempio, consentendo così la visualizzazione dettagliata di tutta la superficie della compressa.
Caratterizzazione di sostanze illecite
La profilazione dettagliata di sostanze illecite può aiutare la polizia a risalire al fornitore. Le informazioni a colori reali agevolano questa analisi dall'alto (A), oltre a evidenziare la visualizzazione dei dettagli del logo e dei bordi delle compresse grazie alla funzione di angolazione del DSX110 (B). Immagini per gentile concessione di S. Greenfield, Abertay University
 Figura 4. A-1 |  Figura 4. A-2 |
 Figura 4. A-3 |  Figura 4. A-4 |
 Figura 4. B-1 |  Figura 4. B-2 |
 Figura 4. B-3 |
Tratti di penna sulla carta
Numerosi sono i motivi che possono spingere ad alterare o falsificare dei documenti. Furti di identità e frodi fiscali sono reati piuttosto comuni, ma anche un omicida potrebbe creare una falsa lettera di suicidio per la sua vittima. Lo scopo principale di qualsiasi procedura analitica consiste nell'ottenere il maggior numero di informazioni possibile senza danneggiare o alterare il documento probatorio ed è qui che entra in gioco la microscopia ottica. L'analisi di tali documenti spesso prevede l'osservazione calligrafica, della carta e dell'inchiostro: uno dei progetti dell'Abertay cerca di discernere le indentazioni dei tratti lasciati dalle penne a sfera sulla carta. Quando si traccia una linea sulla carta, la punta della penna distorce le fibre della carta lasciando un'indentazione. La morfologia dell'indentazione può variare in base allo stile di scrittura di chi scrive, alla penna utilizzata, alla qualità della carta e al tipo di substrato su cui si è appoggiato il foglio durante la scrittura. Oltre all'analisi al microscopio ottico, si possono utilizzare altri metodi per ottenere informazioni aggiuntive, ad esempio l'analisi chimica dell'inchiostro. La cromatografia però non può analizzare l'inchiostro delle penne gel, poiché la natura polimerica dell'inchiostro non facilita il dissolvimento e richiede analisi di diversa natura.
Gli ingrandimenti ottenuti tramite il microscopio ottico-digitale ha permesso la visualizzazione delle fibre della carta oltre a consentire la memorizzazione della gamma di colore e della distribuzione dell'inchiostro. Anche la profondità dell'indentazione può essere misurata e visualizzata sotto forma di mappa della profondità per l'analisi in 2D o 3D (Figura 5).
Analisi delle indentazioni di penna sulla carta.
La capacità di distinguere le indentazioni lasciate da una penna può fornire indizi sulla possibile identità dell'autore. L'analisi dei tratti di penna qui proposti è stata eseguita con il DSX110 in campo chiaro (A) e con immagini 2D e 3D basate sulla mappa delle profondità (rispettivamente B e C). Immagini per gentile concessione di K. Devano, Abertay University.
 Figura 5.A |  Figura 5.B |
 Figura 5.C |
In un'aula di tribunale
Gli approfondimenti ottenuti grazie alla microscopia sono fondamentali per la scienza forense, ma è altrettanto importante la modalità di esposizione di tali prove in un'aula di tribunale. Un'immagine parla da sola: una giuria può recepire più facilmente le informazioni fornite da un'immagine rispetto a una spiegazione fatta a parole o attraverso dei numeri. La Figura 6 mostra un esempio di una chiara comunicazione dei dati che sfrutta le funzioni di reporter del DSX110. In tutti e tre i progetti descritti, una funzione chiave è risultata fondamentale per l'analisi dell'immagine, ovvero la funzione di stitching dell'immagine. Sia che si tratti di studiare un'impronta digitale, il logo impresso su una sostanza illecita o il tratto di penna su un documento di dubbia legalità, la capacità di creare e presentare immagini di grandi dimensioni è fondamentale per la presentazione delle prove a una giuria. L'esposizione di una prova in tali circostanze permette anche di ingrandire le immagini in retrospettiva per evidenziare anche i più piccoli dettagli del campione e acquisire un'analisi ancora più approfondita.
Il reporter dei dati è fondamentale per l'esposizione delle prove davanti a una corte.
 Figura 6 | Qui sono riportati l'analisi e il profilo 3D di un tratto di penna oltre a informazioni aggiuntive quali le impostazioni utilizzate per l'acquisizione. Immagini per gentile concessione di K. Devano, Abertay University |
Sintesi
La microscopia ottica offre numerose possibilità di impiego nell'ambito di indagini e ricerche forensi. Il design dei moderni microscopi è fortemente influenzato dalla tecnologia digitale in grado di migliorare notevolmente le capacità di risoluzione e analisi dei sistemi, come quelli offerti nella serie ottico-digitale di Olympus. Il sistema ottico-digitale di Olympus adottato dal gruppo di ricerca forense dell'Abertay University ha permesso l'impiego di queste funzionalità avanzate per ottenere informazioni dettagliate su una serie di campioni forensi.
Fornendo un approccio complementare abbinato ad altre tecniche d'indagine, la microscopia ottica favorisce le forze dell'ordine che possono così decidere più velocemente, con minore sforzo e senza danneggiare le prove. Questa qualità ha una particolare rilevanza alla luce dei limiti di budget imposti alle strutture forensi per le quali l'efficienza è un valore vitale. La rapidità e l'accessibilità offerte dalla microscopia ottica fanno ben presagire che l'evoluzione di questa tecnica potrà continuare a migliorare le applicazioni forensi, dalla ricerca alle indagini applicate e perfino nella corte di un tribunale.
