Kemiske fingeraftryk fælder narkoforbrydere
Ved at sammenligne den kemiske profil af forskellige partier narko, kan man se, om narkoen stammer fra den samme produktion. Det kan f.eks. hjælpe politiet med at kortlægge narkoens rejseveje.

Ved at se på den kemiske sammensætning i en given stofprøve kan kemikere måske spore, hvor stoffet kommer fra. (Foto: Colourbox)

 

Klassiske fingeraftryk og de mere moderne DNA-profiler er velkendte metoder i kriminalsager til at knytte mistænkte personer til fysiske spor på et gerningssted.

Et lignende, men mindre kendt efterforskningsværktøj, er kemiske profiler, som politiet anvender til at afgøre, om forskellige beslaglagte portioner af narkotika har samme oprindelse og dermed er knyttet til hinanden.

Den kemiske profil, også kaldet det 'kemiske fingeraftryk', fremkaldes ved brug af moderne analyseteknik og sammenlignes ved hjælp af matematiske beregningsmodeller.

Fælles oprindelse?

Kemiske fingeraftryk er ikke nogen ny teknologi. Således har man igennem flere år arbejdet med kemiske analysemetoder til identifikation af blandingers kemiske profil.

I takt med udviklingen af mere avancerede analyseteknikker, er de kemiske fingeraftryk imidlertid blevet meget mere præcise og anvendes bl.a. inden for de kriminaltekniske og retskemiske områder.

Specielt ved opgaver med stofgenkendelse og sammenligninger af narkotika, er 'fingeraftrykkene' velegnede. Stofgenkendelse bruges eksempelvis ved efterforskning af spor fra for eksempel sprængstof er og brændbare væsker.

Ved sammenligning af narkotika bruges de kemiske fingeraftryk til at afgøre, om to eller flere beslaglagte prøver er ens og dermed stammer fra samme illegale produktion.

Måler på mange kemiske stoffer

Ved sammenligning af narkotika undersøges stofprøverne ved hjælp af gaskromatograi og massespektrometri (GC-MS).

Gaskromatograi er en analyseteknik, som adskiller de enkelte stof er i en blanding, hovedsageligt ud fra stoffernes kogepunkt.

Et stof med et lavt kogepunkt vil således typisk blive bestemt tidligt i analysen, mens stof er med højere kogepunkter bestemmes senere.

Nogle af de kemiske urenheder der i en stofprøve skyldes den plante, den er lavet af, som kokabladene her. Andre urenheder skyldes de kemikalier, der er brugt i rensningsprovcessen. (Foto: Sayarikuna)

Når stofferne er adskilt, identificeres og mængdebestemmes de i et massespektrometer. Hele analysen forløber automatisk og kan adskille meget lave koncentrationer af stof er i selv meget komplekse blandinger.

 

Urenheder

Resultatet af analysen er et kromatogram, som viser narkoprøvens indhold af forskellige stoffer (se figur 1).

De mange forskellige stoffer, som til sammen danner det kemiske fingeraftryk, stammer alle fra selve produktionen af stof et.

En kokainprøve indeholder eksempelvis ikke blot kokain, men en hel række af beslægtede kemiske forbindelser, eller urenheder, som alle blev tilført eller dannet under produktionen.

For at kunne arbejde med fingeraftryk fra narkotika er det således vigtigt at kende disse urenheder samt til forarbejdningsprocessen af stoffet.

 

Fra blade til pasta

Den illegale produktion af kokain består af flere trin. Først plukker kokabonden blade af sine buske og blander dem med stærk base, for eksempel cement, så kokainen kan frigives.

Dernæst opslemmes bladene i benzin, der trækker kokain og en  lang række kokainlignende stoffer ud af bladende.

Produktet af dette første udtræk kaldes kokapasta og indeholder typisk 60-80 % kokain samt en mindre del beslægtede urenheder fra kokabladet, de såkaldte koka-alkaloider.

Pastaen oprenses yderligere, f.eks. ved tilsætning af et stærkt oxidationsmiddel, og produktet af denne oprensning giver kokainbase med en renhed omkring 80-90 %.

 

Kokainklorid i kilo-blokke

Kokainbasen sælges herefter til større producenter, der udfører det sidste trin i processen, som er omdannelsen af kokainbasen til det vandopløselige, og dermed snif-bare, stof kokainklorid.

Figur 1. Kemiske profiler fra to kokainprøver bestemt med gaskromatograi og massespektrometri, hvor profilurenhederne er markeret med rødt. Gaskromatograi adskiller de mange forskellige stof er i kokainprøven. Stofferne tilbageholdes i en kromatograisk søjle og forlader søjlen afhængigt af deres kogepunkt så flygtige stoffer forlader søjlen hurtigere end mindre flygtige stoffer. Stoffernes opholdstid i den kromatograiske søjle kaldes retentionstiden (X-aksen). Massespektrometret måler derefter mængden af stofferne (Y-aksen: abundansen). Det er let at se, at de samme toppe er til stede, men at de relative mængder af stofferne (højden af toppene) er forskellig mellem de to prøver.

Det færdige produkt presses typisk til blokke af et kilo (se figur 2), hvorefter de smugles ud til det meste af verden.

De sidste to trin i processen, oprensningen og omdannelsen til kokainklorid, danner yderligere en række kokainlignende urenheder.

 

Det kemiske fingeraftryk

Disse procesrelaterede urenheder ender i det endelige produkt, sammen med rester af de naturlige urenheder fra kokabladet og danner tilsammen det kemiske fingeraftryk.

Da dyrkningen og høsten af kokabuske finder sted under varierende klimaforhold og på forskellige tidspunkter af året, vil indholdet af koka-alkaloider variere fra høst til høst.

Desuden tilfører de ofte meget primitive forehold, hvorunder stoffet forarbejdes, yderligere variation til urenhedsmønstret.

 

33 typer urenheder

Dette betyder i praksis, at hver eneste produktion af kokain har sit eget unikke urenhedsmønster og dermed sit personlige fingeraftryk.

Ved sammenligning af kokainprøver anvendes op mod 13 forskellige urenheder fra kokabladet og den efterfølgende oprensningsproces.

Desuden kan yderligere 20 urenheder fra opløsningsmidler anvendt under oprensningen inddrages i sammenligningen, hvilket giver analysen endnu større sikkerhed.

 

Sammenligning af kemiske fingeraftryk

Det kemiske fingeraftryk består altså af en række urenheder, som stammer fra fremstillingen af det illegale stof.

Hver urenhed giver ved den kemiske analyse anledning til en top i kromatogrammet og det er de relative størrelser af disse toppe, der kigges på (i form af areal).

Figur 2. Kokain fremstilles under primitive forhold fra cocaplanten og ender som kokainblokke på omkring 1 kg.

Et fingeraftryk består typisk af 10-30 tal, altså en tal-vektor med 10-30 indgange. For at sammenligne to fingeraftryk kan man bruge mange forskellige metoder eller afstandsmål, der sammenligner to vektorer.

 

Forskellige prøver

Man kan beregne simple euklidiske afstande, kendt som længden af linjen mellem to punkter – her bliver det bare en linje i 10-30 dimensioner.

Man kan også beregne vinklen mellem de to multidimensionelle vektorer og endelig kan man bruge korrelationen mellem de to vektorer.

De forskellige afstandsmål giver typisk meget små afstande mellem meget ens prøver. Hvis prøverne derimod varierer blot en smule, kan de forskellige mål være mere uenige om graden af overensstemmelse.

Derfor kan en kombination af flere afstandsmål være en rigtig god idé, da meget ens prøver stadig vil ligge tæt på hinanden, mens ikke-beslægtede prøver vil have en stor afstand mellem sig

(se figur 3).

 

Nødvendigt med en database

For at kunne sige om to prøvers indbyrdes afstand er stor eller lille, kræves et kendskab til den typiske og maksimale afstand mellem tæt beslægtede prøver – og afstandene mellem ubeslægtede prøver.

Det vil sige, at en database over kemiske fingeraftryk fra en lang række narkoprøver er nødvendig som reference.

For at bestemme de typiske og maksimale afstande mellem beslægtede prøver kan man lave nogle kontrolsæt, som har været udsat for forskellige forhold, der kunne tænkes at påvirke det kemiske fingeraftryk.

 

Forskellige identiske prøver

Dette kan for eksempel gøres ved at opbevare dele af en prøve ved henholdsvis forhøjet temperatur, forhøjet luftfugtighed eller sænket temperatur.

Figur 3. To slags afstande mellem beslægtede kontrolprøver (grøn) og prøver fra forskellige kriminalsager (rød). Læg mærke til at rigtig mange prøver fra forskellige kriminalsager ser ens ud, hvis man kun måler på x-aksen, men forskellige hvis man måler på y-aksen. Kontrolprøverne er derimod meget ens med begge metoder.

Man kan desuden blande en prøve med en række typiske tilsætningsstoffer, som for eksempel flormelis, kreatin og lidokain i forskellige niveauer.

Derefter sammenligner man fingeraftrykkene fra disse prøver og beregner, hvor forskellige ’identiske' prøver kan blive.

Dette tjener som et pejlemærke for, hvornår to prøver kan siges at komme fra samme produktion (se figur 3).

 

Kemiske fingeraftryk som bevismateriale

Ved større narkosager beslaglægger politiet ofte stof fra flere forskellige personer. I andre sager pågribes en narkohandler i byen med et mindre antal salgsposer, hvorefter en ransagning af privatadressen afslører et større parti stof.

I sådanne sager ønsker politiet at vide, hvorvidt de forskellige stofprøver i sagen stammer fra samme parti.

Disse oplysninger indgår i den efterfølgende retssag på lige fod med andet bevismateriale som fotos, aflytninger og vidneudsagn.

 

Ikke en personlig forbindelse

Det er i disse sager vigtigt at huske på, at sammenligning af narkotika, i modsætning til fingeraftryk og DNA-profiler, ikke sammenkæder personer, kun stofprøver.

Et positivt match imellem to prøver er derfor ikke et endeligt bevis på, at de sigtede nødvendigvis har forbindelse til hinanden.

Sammenhængen kan eventuelt også skyldes, at de sigtede bor i samme by, hvor en distributør højere oppe i forhandlernetværket videresælger stof til l ere forskellige narkopushere.

 

Fremtiden for kemiske fingeraftryk

Kemiske fingeraftryk anvendes i dag hovedsageligt ved sag-til-sag sammenligninger til bestyrkelse af en konkret mistanke.

Figur 4. Sammenklumpning af beslaglagte kokainprøver fra forskellige kriminalsager. Ved hjælp af simple computeralgoritmer kan man lade prøverne klumpe sig sammen, så meget ens prøver ligger tæt sammen. Netværket viser tydeligt, hvordan mange beslaglæggelser stammer fra samme oprindelige kokainblok, og at det typisk er prøver fra samme tidsrum, der klumper sig sammen.

Men informationerne kan også anvendes til strategisk efterforskning. De hidtidige undersøgelser og erfaringer har vist, at anvendelsespotentialet er stort.

Et studie af det jyske kokainmarked baseret på en nyudviklet sammenligningsmetode viste blandt andet, at flere end 70 % af sagerne havde forbindelse til en anden sag (se figur 4).

 

Nyt projekt

I et enkelt tilfælde var det muligt at spore det samme parti kokain til fem større jyske byer over en periode på et halvt år.

Oplysninger som disse kan være af stor værdi for politiet i deres efterforskning af organiseret narkotikakriminalitet.

Et nystartet ph.d.-projekt, som foregår i samarbejde mellem Retskemisk Afdeling og Center for Bioinformatik, begge ved Aarhus Universitet, vil forsøge at øge brugen af kemiske profiler inden for den strategiske efterforskning.

I projektet ønskes et større antal narkoprøver fra bestemte politikredse sammenlignet over en længere tidsperiode. Resultaterne fra dette arbejde videregives efterfølgende til politiet.

 

Repertoiret skal udvides

I dag er det kun de mest almindelige typer af narkotika (amfetamin, kokain og heroin), som sammenlignes.

Der arbejdes imidlertid på at få udvidet repertoiret, så også kopimedicin, anabolske steroider, skunk (indendørsdyrket cannabis) og flere nye stoftyper kan sammenlignes.

Hvis dette lykkes, vil det fremover være muligt at sammenligne kemiske fingeraftryk fra langt størstedelen af politiets beslaglæggelser.

Dermed kan naturvidenskabelige metoder anvendes som værktøj til at levere efterretninger og bevismateriale til politi og domstole.

 

Bringes i samarbejde med Aktuel Naturvidenskab.

Amfetamin kontra kokain

I modsætning til kokain er amfetamin et syntetisk stof, som fremstilles på illegale laboratorier, primært i Holland, Belgien og Østeuropa.

Under selve syntesen af amfetamin dannes en række biprodukter, som alle er kemisk beslægtede med amfetamin.

Op mod 30 af disse biprodukter eller urenheder danner tilsammen det kemiske fingeraftryk. Når man fremstiller kokain er råvaren koka-blade.

Koka-bladene fra naturens side forskellig kemisk sammensætning fra plante til plante, og man bruger lidt forskellige opskrifter i forskellige laboratorier.

Modsat er råvarerne rene kemiske stoffer, når man fremstiller amfetamin, og mange laboratorier bruger samme opskrift.

Hvis forskellige amfetaminlaboratorier bruger samme råvarer og samme opskrift burde fingeraftrykkene blive helt ens.

Heldigvis er små forskelle i for eksempel temperatur og luftfugtighed nok til at fingeraftrykkene ikke bliver helt ens.

Og da amfetaminsyntesen ofte foregår under meget primitive og varierende forehold vil hver produktion have sin helt egen sammensætning af urenheder og dermed et unikt fingeraftryk.

Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab

Denne artikel kommer fra tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 3, juli 2011.

Aktuel Naturvidenskab er et populærvidenskabeligt tidsskrift med nyheder og baggrund fra den naturvidenskabelige verden.

I juli-nummeret kan du også læse om:

Tema: Tørvejorde & drivhusgasser:
Et forskningsprojekt skal afklare, om Danmark kan komme nærmere Kyoto-målene ved at binde CO2 i bl.a. landbrugsjord. Det sker på baggrund af 10.000 boringer og gasmålinger på tørvejorde over hele landet.

Nyt dansk olieeventyr? - CO2 puster ekstra liv i Nordsøolien
Stort dansk forskningsprojekt viser, at den samlede olieindvinding fra danske Nordsø-felter måske kan øges med omkring 50 procent.

Læs mere om Aktuel Naturvidenskab og bestil abonnement på: Aktuelnaturvidenskab.dk.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs nyt om fusionsenergi, som DTU med forsøgsreaktoren på billedet nedenfor - en såkaldt tokamak - nu er kommet lidt nærmere.