Vom Labor bis zum Gerichtssaal - leistungsfähige Lichtmikroskope sind aus der forensischen Forschung nicht mehr wegzudenken. Dafür gibt es gute Gründe. Lichtmikroskopie ist unkompliziert und jederzeit verfügbar.

Seit vielen Jahren zählt die Lichtmikroskopie in der Forensik zur unverzichtbaren Grundausstattung. Spezialisten aus Forschung und Ermittlung bedienen sich dieses Routineverfahrens für erste Analysen, bevor weitere Techniken zur Anwendung kommen. Kriminalermittler schätzen vor allem die Möglichkeit der zerstörungsfreien Untersuchung wertvoller und unersetzlicher Proben. Dies ist vor allem bei strafrechtlichen Ermittlungen wichtig, da für die zerstörende Prüfung eines Beweisstücks erst eine Genehmigung erteilt werden muss. Idealerweise lassen sich bereits mit zerstörungsfreien Verfahren genügend Informationen gewinnen. Oft kommen auch spezielle Formen der Mikroskopie zum Einsatz, beispielsweise die Polarisationsmikroskopie zur Bestimmung von Fasern oder die Vergleichsmikroskopie zum Abgleich von Haaren, Schusswaffen und Werkzeugspuren.

Dr. Kevin Farrugia, Dr. Keith Sturrock, Dr. Graham Wightman und Isobel Stewart bilden das Forensik-Forschungsteam der Abertay University in Schottland. Für verschiedene Forschungsprojekte setzten sie neueste opto-digitale Technik von Olympus ein. Als neue Kategorie der Lichtmikroskopie verbindet die opto-digitale Mikroskopie die neuesten Entwicklungen im optischen und digitalen Bereich. Sie erlaubt schnelle und präzise Begutachtung und Messungen zur Materialforschung. Die DSX-Serie von Olympus ist ideal für Ermittlungsarbeiten, Messungen und anschließende Darstellung der Ergebnisse. Dank der intuitiven Bedienung sind für exakte Untersuchungen keine mikroskopischen Spezialkenntnisse mehr nötig. Die Bilder lassen sich digital speichern und auf einem Bildschirm darstellen. Dies ermöglicht ermüdungsfreies Arbeiten, man kann das vom Mikroskop gelieferte Bild in der Gruppe besprechen oder zur Schulung verwenden.

Fingerabdrücke wieder sichtbar machen

Der Fingerabdruck jeder Person ist einzigartig und daher ein wichtiges Identifizierungsmerkmal. Fingerabdrücke sind Abbilder der sogenannten Papillarleisten der Haut, die verschiedene Muster bilden, wie Schleifen, Wirbel und Bögen. Jede Hautleiste hat eine Reihe von Poren, durch die Schweiß austritt (Abb. 1). Bisweilen sind Fingerabdrücke sofort sichtbar, wenn sie beispielsweise aus Blut oder Farbe bestehen, aber viel häufiger hinterlässt der Schweiß einen für das bloße Auge unsichtbaren Abdruck. Solche "latenten" Fingerabdrücke werden erst sichtbar durch eine Nachbehandlung, die auf die jeweilige Oberfläche abgestimmt ist.

Kriminelle bemühen sich natürlich, möglichst keine Spuren zu hinterlassen. Daher befasst sich ein Forschungszweig mit der Wiederherstellung latenter Fingerabdrücke auf Metall, die zuvor mit einem Tuch abgewischt wurden. Das Interessante dabei ist, dass der Schweiß chemische Stoffe enthält, die bei Berührung mit dem Metall reagieren. Der Fingerabdruck wird sozusagen in die Oberfläche eingeätzt und hinterlässt eine dauerhafte Markierung, die sich auch durch Abwischen nicht mehr entfernen lässt. Wenn jemand den Versuch unternimmt, den Rückstand vom Metall abzuwischen, kann dies sogar auf die Absicht hindeuten, Beweisspuren beseitigen zu wollen. Die Forscher an der Abertay University suchen daher nach Möglichkeiten, diese Markierungen sichtbar zu machen. Dazu erhitzen sie das Metall auf über 400 °C. Dann können sie die Abdrücke mit dem Olympus DSX100 aufnehmen und anschließend analysieren. Verschiedene Arten von Metallen wurden darauf getestet, wie sich das Abwischen mit verschiedenen Stoffen wie Wolle, Baumwolle und Nylon auswirkt (Abbildung 2). Für eine eingehende Analyse muss der vollständige Fingerabdruck bei starker Vergrößerung dargestellt werden. Dies wurde bei den vorliegenden Aufnahmen mit der Stitching-Funktion des DSX100 erreicht. Natürlich sind nicht in allen Fällen die Detaildaten, die aus diesen Abdrücken zu gewinnen sind, ausreichend für eine eindeutige positive Identifizierung. Sie können jedoch in Verbindung mit anderen Informationsquellen nützlich sein, beispielsweise um Verdachtsmomente auszuräumen.

Bei Betrachtung der Abdrücke senkrecht von oben sind die Details oft nicht deutlich genug erkennbar. Hier erwies sich die Möglichkeit, den Kopf des DSX100 zu schwenken, als nützlich, denn dadurch kann die Probe aus einem Winkel beleuchtet und abgebildet werden. Die Schräglicht-Beleuchung erzeugt einen Schlagschatten, der die Topografie der Oberfläche deutlicher hervortreten lässt und die im Metall eingeätzten Vertiefungen besser erkennbar macht (Abb. 3).

Logos auf gefälschten Arzneimitteln

Die Forensik-Forschungsgruppe an der Abertay University arbeitet eng mit der Polizei in Schottland zusammen und erhält kontinuierlichen Feedback von der vordersten Front der Verbrechensbekämpfung. Dadurch lassen sich neue Forschungsergebnisse oft unmittelbar in der kriminalistischen Arbeit umsetzen. Im Zuge dieser Zusammenarbeit kam das DSX100 für die Untersuchung einer konfiszierten Charge gefälschter Arzneitabletten zum Einsatz. Die wachsende Problematik des Arzneimittelmissbrauchs wird dadurch noch weiter verschärft, dass die Lieferanten oft psychoaktive Chemikalien durch andere Substanzen ersetzen. Manchmal sind diese Stoffe harmlos, zum Beispiel Zucker, können aber auch bedeutend heimtückischer sein. Außerdem variiert die Konzentration der Wirkstoff häufig stark. So enthielten einige kürzlich untersuchte illegale Tabletten 10 mg Diazepam (die Originaldosis wie aus der Apotheke), in anderen jedoch wurde die vierfache Konzentration gefunden. Eine gefährliche Überdosierung war praktisch vorprogrammiert. Daher ist es so wichtig, im Rahmen der Aufklärung Chargen dieser Tabletten zu analysieren. Die Forschergruppe an der Abertay University arbeitet an einem kombinierten Analyseverfahren, das die wichtigsten physikalischen und chemischen Eigenschaften einbezieht. Ein Ziel besteht darin, statistische Modelle zu entwickeln, um bestimmte Varianten von Tabletten innerhalb der illegalen Lieferkette zu identifizieren. Dies könnte der Polizei helfen, Zusammenhänge zwischen beschlagnahmten Waren aufzudecken und im Idealfall eine Charge von Drogen bis zu ihrem Lieferanten zurückzuverfolgen.

Vor kurzem wurde eine Charge beschlagnahmter Tabletten mit dem Olympus DSX100 untersucht (Abb. 4). Die visuelle Charakterisierung erfolgt anhand einer Reihe von Merkmalen, wie Farbe und Aussehen. Viele dieser Tabletten tragen ein Logo, und einige haben fehlerhafte Kanten - vermutlich infolge einer Beschädigung der Maschine, mit der die Tabletten gepresst wurden. All diese Merkmale konnten schließlich mit der Tablettencharge in Verbindung gebracht werden. Auch hier erwies sich die Schwenkfunktion des DSX100 als hilfreich, um die Logos und Kanten detailgetreu abzubilden (Abb. 4b). Dank der Möglichkeiten der digitalen Technologie können die Tabletten sehr deutlich dargestellt werden. Hier ist besonders die Funktion EFI (Extended Focal Image) zu nennen. Unter Anwendung von 3D-Imaging wird eine Reihe zweidimensionaler Aufnahmen entlang der z-Achse erstellt, die zusammengesetzt ein durchgehend scharfes Bild der gesamten Probe ergeben. So ist die gesamte Oberfläche der Tablette in allen Einzelheiten zu erkennen.

Kugelschreiberstriche auf Papier

Dokumente werden manchmal in betrügerischer Absicht manipuliert oder gefälscht. Identitätsdiebstahl oder Sozialbetrug zählen schon fast zum Alltag. Es kommt aber auch vor, dass ein Mörder im Namen seines Opfers einen Abschiedsbrief verfasst, um Selbstmord vorzutäuschen. Für den Ermittler besteht das primäre Ziel jedes Analyseverfahrens darin, so viele Informationen wie möglich zu gewinnen, ohne das Dokument zu beschädigen oder zu verändern. Hier bewährt sich der zerstörungsfreie Charakter der Lichtmikroskopie. Bei solchen Dokumenten müssen oft die Handschrift, die Tinte und das Papier untersucht werden. Daher befasst sich ein Projekt an der Abertay University mit der Unterscheidung der Einkerbungen, die eine Kugelschreiberspitze auf Papier erzeugt. Wird eine Linie auf Papier gezogen, verformt die Spitze die Papierfasern und hinterlässt eine Kerbe. Die Morphologie der Kerbe hängt ab vom Schreibstil des Urhebers, vom Stift selbst, von der Papierqualität und der Beschaffenheit der Unterlage. Neben der Lichtmikroskopie können weitere Methoden angewendet werden, um zusätzliche Informationen zu erhalten, beispielsweise zur chemischen Zusammensetzung der Tinte. Bei Tinten aus Gelstiften ist der Nutzen chromatografischer Verfahren jedoch begrenzt, denn es handelt sich dabei um schwer lösliche Polymertinten, für die andere Analysemethoden benötigt werden.
Die mit dem opto-digitalen Mikroskop erzielten Vergrößerungen ermöglichen die Darstellung der einzelnen Papierfasern bei gleichzeitiger Erhaltung des Farbspektrums und der Verteilung der Tinte. Die Tiefe der Einkerbungen lässt sich ebenfalls messen und in Form eines Höhenprofils darstellen, das in 2D oder 3D betrachtet und analysiert werden kann (Abb. 5).

Im Gerichtssaal

Die mit mikroskopischen Verfahren gewonnenen Einsichten sind für die forensische Wissenschaft von unschätzbarem Wert; nicht weniger wichtig ist jedoch, wie die Beweismittel im Gerichtssaal präsentiert werden. Auch hier gilt, dass ein Bild mehr spricht als tausend Worte. Eine Information kann einem Gericht wesentlich leichter mithilfe eines Bildes erklärt werden, als es allein mit Worten oder Zahlen möglich wäre. Abbildung 6 dient als Beispiel, wie Daten mithilfe der Berichtsfunktion des DSX100 anschaulich kommuniziert werden können. Eine weitere Funktion war bei allen drei beschriebenen Projekten ein wesentlicher Bestandteil der Bildanalyse: die Image-Stitching-Funktion. Sei es die Untersuchung eines Fingerabdrucks, eines Logos auf einem gefälschten Medikament oder eines Kugelschreiberstrichs auf einem fragwürdigen Dokument - stets ist die Erstellung und Präsentation großformatiger Bilder für die Beweisführung vor Gericht unerlässlich. Damit lassen sich die Beweismittel im Zusammenhang präsentieren, aber auch nachträglich heranzoomen, um für eine weitere Vertiefung der Erkenntnisse die feinsten Details der Probe darzustellen.

Zusammenfassung

Die Lichtmikroskopie lässt sich für die verschiedensten Aufgaben auf dem Gebiet der forensischen Forschung und Ermittlung einsetzen. Die neueste Mikroskop-Generation ist zunehmend von digitalen Technologien geprägt. Sie ermöglichen eine Steigerung der Auflösung und erweiterte Analysefunktionen, wie dies bei den opto-digitalen Mikroskopen von Olympus zu sehen ist. Die Forensik-Forschungsgruppe an der Abertay University konnte bei der Arbeit mit dem opto-digitalen System Olympus DSX100 mehrere dieser Funktionen einsetzen, um vertiefte Erkenntnisse über verschiedene Arten forensischer Proben zu gewinnen.

Die Lichtmikroskopie ist eine der am häufigsten eingesetzten Methoden in der Forensik. Oft ermöglicht sie eine schnelle und mühelose Entscheidungsfindung, ohne die Probe zu zerstören. Nicht zuletzt wird immer mehr Wert auf Effizienz gelegt, denn auch in der Kriminaltechnik sind die Budgets begrenzt. Für die Lichtmikroskopie sprechen somit ihre Schnelligkeit und Verfügbarkeit. Im Zuge ihrer Weiterentwicklung wird diese Technik zweifellos auch künftig zum Fortschritt in der Forensik beitragen - von der Forschung über den Alltag des Ermittlers bis in den Gerichtssaal.