Explosive colorimetric discrimination using a smartphone, paper device and chemometrical approach

Abstract

In this report we introduce a novel approach for an inexpensive and disposable colorimetric paper sensor array for the detection and discrimination of five explosivestriacetone triperoxide (TATP), hexamethylene triperoxide diamine (HMTD), 4-amino-2-nitrophenol (4A2NP), nitrobenzene (NB), and picric acid (PA). The colorimetric sensor comprised a disposable paper array fabricated using a wax printer and three reagents (KI, creatinine, and aniline) that produced a unique color pattern for each explosive based on chemical interactions between the explosive species and the chemical reagents. The analytes were discriminated from one another as per the color change profiles, which were readily distinguishable after 15 min, using hierarchical clustering analysis (HCA) and principal component analysis (PCA); there were no misclassifications in any of the trials conducted. The colorimetric pattern values were extracted using a smartphone, custom-made software and a closed chamber to circumvent the illumination problems commonly found in other paper approach devices. A semi-quantitative analysis was performed and it was possible to use as low as 0.2 mg of explosives.

Desenvolvimento de sensores eletroquímicos e colorimétricos para aplicações em amostras de interesse forense

“…A) Vista da câmara em perspectiva, B) imagem inferior da câmara com iluminação por leds, C) imagem lateral da mesma. Maiores informações sob a confecção e uso podem ser obtidas no trabalho prévio do grupo de pesquisa [34] Sendo seu consumo considerado cultural, pois tem finalidades diferentes nas atividades inseridas nestes contextos mencionados [1].…”

“…Na literatura encontram-se algumas abordagens interessantes para contornar esses problemas, nosso grupo, por exemplo, desenvolveu uma plataforma ajustável para iPhone 4S que possui uma câmara composta por alguns LEDs em seu interior para controle de luminosidade e posição fixa para obtenção das imagens [34,35].…”

“…Em geral, a delimitação da barreira hidrofóbica é feita através da deposição física de agentes como cera [34,39,51,52], polidimetilsiloxano (PDMS) [51,53], poliestireno [51,54], entre outros.…”

“…A análise colorimétrica tem atraído grande atenção por ser uma poderosa ferramenta de análise qualitativa, sendo importantíssima para tomada de decisão em casos que requeiram rápida resposta [120,121]. A análise de spot-test tem como objetivo rapidez, baixo custo, portabilidade e simplicidade.…”

“…A) Vista da câmara em perspectiva, B) imagem inferior da câmara com iluminação por leds, C) imagem lateral da mesma. Maiores informações sob a confecção e uso podem ser obtidas no trabalho prévio do grupo de pesquisa [34].…”