Investigaciones forenses utilizando termografía y vapor

Investigadores que buscaban un método alternativo para detectar la presencia de concentraciones diluidas de sangre en telas encontraron una solución en la termografía. Si bien la sangre no es visible por sí sola en el espectro infrarrojo, descubrieron que era posible crear una firma térmica al introducir vapor de agua en una muestra manchada de sangre. A pesar de algunos desafíos con las fibras naturales, este método de termografía puede ser una alternativa preferible al uso de luminol en investigaciones forenses.

Cuando los investigadores en una serie de televisión sobre crímenes necesitan encontrar evidencia de sangre, lo primero que hacen es rociar el área con luminol y apagar las luces. Si bien esto agrega drama a la historia, no es la solución óptima para los investigadores en la vida real que necesitan encontrar pruebas concretas de sangre en circunstancias poco ideales. Esto es especialmente cierto cuando se trabaja con telas que llevan manchas diluidas de sangre, que podrían verse fácilmente afectadas por la adición de luminol líquido.

Los investigadores en química, los doctores Michael Myrick y Stephen Morgan, y su equipo en la Universidad de Carolina del Sur, están investigando el uso forense de cámaras infrarrojas como un método alternativo para detectar y registrar pruebas de fluidos biológicos como la sangre en escenas del crimen.

El luminol comienza como un polvo que se mezcla con peróxido de hidrógeno antes de aplicarse en la superficie que se está probando. Si hay sangre presente, el hierro en la hemoglobina catalizará una reacción entre el luminol y el peróxido de hidrógeno, liberando electrones como fotones visibles de luz azul. Desafortunadamente, el luminol puede reaccionar con otras sustancias además del hierro, lo que provoca un falso positivo.

Según explica el Dr. Myrick, el luminol “reaccionará con rábano picante, reaccionará con sales de cobre, reaccionará con blanqueadores... reaccionará con varias cosas que podrías encontrar en una tela, por ejemplo, o en cualquier escena que desees examinar”.

Otro problema con el luminol es su efecto potencial en las pruebas de ADN: si bien el químico no destruye por completo el ADN, puede afectar algunos marcadores genéticos.

Finalmente, el simple acto de rociar luminol sobre la mancha podría hacer que se corra o se extienda. “Entonces, si tienes patrones de crestas, como una huella dactilar, y lo empapas con un líquido, podrías perder eso por completo”, dice el Dr. Myrick. Se perdería cualquier oportunidad de identificar esa huella dactilar en la tela. Diluir demasiado una mancha de sangre también podría hacer que sea imposible analizar la muestra más tarde para obtener ADN.

El Dr. Myrick y su equipo buscaban una mejor manera de visualizar sangre y otros fluidos biológicos para investigaciones forenses. Myrick estaba especialmente interesado en un método de detección que pudiera observarse durante más de unos segundos y que pudiera repetirse sin destruir la muestra. Él y su equipo comenzaron a estudiar el uso de la reflectancia infrarroja para visualizar la sangre. Aunque funcionaba, la sangre siempre aparecía muy tenue en las imágenes térmicas.

“La termografía no es normalmente una buena forma de visualizar el contraste químico”, admite el Dr. Myrick. Él y su equipo buscaban formas de aumentar la sensibilidad a la sangre y decidieron utilizar vapor como un método para crear una fuerte banda de absorción en la ventana espectral infrarroja. Sin embargo, al intentar mejorar un método, el equipo tropezó con uno mucho mejor.

El estudiante de posgrado Wayne O'Brien recibió la tarea de saturar un paño con óxido de deuterio emitido por una vaporera de viaje y tomar mediciones de reflectancia. O'Brien casualmente grabó un video infrarrojo mientras el vapor golpeaba el paño y realizó un descubrimiento sorprendente.

“En el momento en que encendió el vapor, la mancha diluida 100 veces que me mostraba se iluminó como una bombilla en el infrarrojo. Lo sorprendente fue que algo que nos costaba tanto ver antes de repente, ¡boom!, se volvió realmente brillante en la imagen”, dice Myrick.

Además, a diferencia del luminol, que se desvanece casi de inmediato, descubrieron que el vapor de agua tenía un efecto duradero en la tela manchada de sangre. “Si tomas una tela y la expones a un ambiente húmedo a una temperatura elevada, puedes ver la mancha indefinidamente”, dice Myrick. “No es como si apareciera y desapareciera, puedes verla para siempre siempre y cuando la mantengas en esas condiciones húmedas”.

El equipo de Myrick puso su descubrimiento a prueba en un estudio de huellas dactilares de sangre en tres tipos de tela. Las “huellas dactilares” provenían de un sello de goma personalizado que mojaron y aplicaron sobre tres telas teñidas triplemente. Cada trozo de tela recibió dos sellos de huellas dactilares con sangre de rata, uno diluido en una proporción de 1:10 y otro sin diluir. Luego, permitieron que las manchas se secaran durante 24 horas.

Cuando llegó el momento de obtener imágenes de las manchas de sangre, los investigadores expusieron las muestras al vapor de agua desionizada de una vaporera portátil. Registraron los cambios en la sangre sobre la tela mientras la sometían a intervalos de vaporización de tres segundos durante un largo período, con pausas entre cada intervalo.

Agregar vapor de agua a la muestra provoca una producción inmediata de calor. El Dr. Myrick compara este proceso con salir de una habitación seca con aire acondicionado a un día cálido y húmedo. Cada prenda que llevas absorbería inmediatamente el vapor de agua, lo que provocaría un ligero aumento de temperatura. Este aumento es fácil de ver en infrarrojo.

Así como agregar agua produce calor, quitar la fuente de vapor provoca enfriamiento. Sin embargo, las telas hidrófobas como el acrílico o el poliéster retienen muy poca agua y alcanzan rápidamente el equilibrio. Como resultado, el área manchada de sangre parecerá enfriarse más lentamente que el resto de la tela. Esto crea una diferencia de temperatura que, nuevamente, es fácil de ver en infrarrojo.

“Obtienes tanto contraste positivo como negativo en algo que absorbe agua, según lo rápido que absorba y lo rápido que la desorba. Y puedes repetir eso una y otra vez”, explica Myrick.

Para la primera serie de grabaciones, colocaron una lente de 50 mm en una cámara FLIR A6751sc SLS para poder capturar toda la impresión. La A6751sc ofrece una velocidad de cuadro rápida y una velocidad de integración de 480 ns, lo que permite a los investigadores registrar transitorios térmicos rápidos.

Una segunda serie de grabaciones con una lente de 13 mm permitió al equipo de Myrick observar una sola “huella dactilar” ampliada. En ambos casos, el equipo operó la cámara a través del software ResearchIR de Flir.

Las imágenes de la impresión completa en ambas telas acrílicas y de poliéster mostraron claramente la presencia de sangre diluida y sin diluir. Las manchas en la tela acrílica también ofrecieron suficiente contraste para distinguir las “crestas“de las huellas dactilares. En la tela de poliéster, el equipo observó un”halo” térmico alrededor de la impresión diluida 10 veces, que fue causado por los sólidos de la sangre que se filtraban en la tela. Al analizar los datos térmicos a lo largo del tiempo, el equipo notó que las crestas en el poliéster absorbían el vapor de agua más rápido que el halo exterior. Esto permitió al equipo distinguir entre las crestas y el halo.

El equipo de Myrick encontró algunas dificultades al obtener imágenes de las huellas de sangre en algodón. Esto se debe a que, con hasta un 20% de agua en peso, el algodón absorbe tanta agua como la mancha de sangre misma. En contraste, las fibras sintéticas como el acrílico y el poliéster no absorben agua tan fácilmente.

“Eso tiene mucho que ver con la composición química de las fibras y cómo están estructuradas”, explica Raymond Belliveau, un estudiante de posgrado miembro del equipo de Myrick. “El algodón es una tela desordenada y tiene fibras sueltas por todas partes”, agrega. “Y la velocidad a la que las hebras absorben agua es diferente. La respuesta de una sola fibra es extremadamente rápida”.

Por esta razón, el equipo tuvo más éxito al obtener imágenes de crestas de huellas dactilares magnificadas en algodón. Observaron un contraste visible entre la sangre completa en hilos individuales elevados y el resto de la tela de algodón. Este contraste solo fue visible durante los 30 ms que tardó en absorber el vapor de agua. “La A6751sc nos permitió hacer mediciones de alta velocidad, donde literalmente se ve la fibra iluminarse solo durante un fotograma”, explica Myrick. Después de eso, la mayor parte de la tela había absorbido suficiente vapor de agua como para eliminar cualquier diferencia térmica entre la sangre completa y el algodón.

La impresión de sangre completa es fácilmente visible en la tela acrílica, aunque está interrumpida en lugares donde la trama de la tela evitó que el sello entrara en contacto con toda la superficie. La impresión de sangre completa solo era ligeramente visible durante el vaporizado y, al igual que en la muestra de acrílico, tenía una trama que evitaba un contacto completo entre la tela y el sello. Sin embargo, debido a que la urdimbre (dirección vertical de los hilos) está elevada en comparación con la trama (dirección horizontal), los sólidos de la sangre en la urdimbre son más visibles.

Según los resultados de Myrick, la termografía puede ser una alternativa viable al luminol para determinar si una tela ha sido manchada con sangre. Incluso puede ser preferible, ya que el vapor de agua necesario para facilitar la imagen no diluye aún más la mancha ni tiene el potencial de arruinar la evidencia. Si bien el uso de vapor de agua presenta algunos desafíos para el algodón, las cámaras infrarrojas de alta velocidad y alta resolución pueden proporcionar una solución. Una cámara científica como la Flir A6751sc tiene la velocidad de fotogramas y la velocidad de integración necesarias para registrar el calentamiento o enfriamiento rápido de las fibras de algodón sueltas, lo cual puede mejorarse con una lente de aumento. Myrick y su equipo han continuado investigando el uso de imágenes de alta velocidad en hilos de algodón con la esperanza de refinar el proceso.

El Dr. Myrick y su equipo buscaban una mejor manera de visualizar sangre y otros fluidos biológicos para investigaciones forenses. Myrick estaba especialmente interesado en un método de detección que pudiera observarse durante más de unos segundos y que pudiera repetirse sin destruir la muestra. Él y su equipo comenzaron a estudiar el uso de la reflectancia infrarroja para visualizar la sangre. Aunque funcionaba, la sangre siempre aparecía muy tenue en las imágenes térmicas