1. Préparation des échantillons :
* Isolement : L’échantillon de cheveux est soigneusement sélectionné en tenant compte de facteurs tels que l’emplacement sur la tête, la longueur et l’état.
* Nettoyage : Les contaminants de surface (saleté, huiles, etc.) sont éliminés à l'aide de solvants organiques. Ceci est crucial pour éviter les faux positifs ou les interférences.
* Extraction : Les colorants sont extraits de la matrice capillaire. Les méthodes courantes incluent :
* Extraction par solvant : Tremper les cheveux dans des solvants organiques (par exemple, méthanol, acétone, diméthylformamide) pour dissoudre les colorants. Le choix du solvant dépend des types de colorants attendus.
* Extraction en phase solide (SPE) : La solution extraite (issue de l’extraction par solvant ou de la digestion) passe à travers une cartouche SPE. La cartouche retient sélectivement les colorants, tandis que les composés indésirables sont éliminés. Les colorants sont ensuite élués (libérés) à l’aide d’un autre solvant. Cette technique est excellente pour nettoyer l’échantillon et concentrer les colorants.
* Digestion enzymatique : Les enzymes peuvent être utilisées pour décomposer la structure kératinique des cheveux, libérant ainsi les colorants. C'est moins courant mais peut être utile dans certaines situations.
* Concentration : La solution extraite est souvent concentrée par évaporation ou par d’autres techniques pour augmenter la concentration du colorant et améliorer la détection.
2. Techniques analytiques :
* Chromatographie sur couche mince (CCM) :
* Principe : Une technique simple et relativement peu coûteuse où la solution de colorant extraite est déposée sur une fine couche de gel de silice ou d'alumine. Un solvant ou un mélange de solvants peut ensuite remonter la plaque par action capillaire. Différents colorants se déplacent à des vitesses différentes en fonction de leur affinité pour la phase stationnaire (le gel) et la phase mobile (le solvant).
* Analyse : Les colorants séparés apparaissent sous forme de taches colorées sur la plaque CCM. En comparant les valeurs Rf (facteur de rétention - la distance parcourue par le colorant divisée par la distance parcourue par le solvant) des spots avec des normes connues, les colorants peuvent être provisoirement identifiés.
* Limites : La CCM est une technique qualitative et permet uniquement d'identifier la présence ou l'absence de colorants. Elle est moins sensible que les autres méthodes.
* Spectrophotométrie (spectroscopie UV-Vis) :
* Principe : Mesure l'absorption et la transmission de la lumière à travers une solution des colorants extraits. Différents colorants absorbent la lumière à différentes longueurs d'onde, créant une « empreinte digitale » spectrale unique.
* Analyse : En comparant le spectre d'absorption de l'échantillon inconnu avec les spectres de colorants connus, les colorants peuvent être identifiés et quantifiés.
* Limites : Peut être moins spécifique si plusieurs colorants sont présents avec des spectres qui se chevauchent.
* Chromatographie liquide haute performance (HPLC) :
* Principe : Sépare les colorants en fonction de leurs interactions avec une phase stationnaire emballée dans une colonne et une phase mobile pompée à travers la colonne sous haute pression. Différents colorants s'éluent (sortent de la colonne) à des moments différents.
* Détection : La HPLC est généralement couplée à un détecteur, tel qu'un détecteur UV-Vis ou un spectromètre de masse. Les détecteurs UV-Vis mesurent l'absorbance des colorants élués, tandis que les spectromètres de masse déterminent le rapport masse/charge des ions, permettant une identification plus spécifique.
* Analyse : Le temps de rétention (le temps nécessaire à un colorant pour s'éluer) et le signal du détecteur sont utilisés pour identifier et quantifier les colorants.
* Avantages : Haute résolution, bonne sensibilité, peut séparer des mélanges complexes de colorants.
* Chromatographie liquide-spectrométrie de masse (LC-MS) :
* Principe : Combine le pouvoir de séparation de la HPLC avec la capacité d’identification de la spectrométrie de masse.
* Analyse : Une fois les colorants séparés par HPLC, ils entrent dans un spectromètre de masse, qui mesure le rapport masse/charge des ions formés. Cela permet une identification très spécifique des colorants, même dans des mélanges complexes.
* Avantages : Très sensible et spécifique, peut identifier des colorants inconnus, permet une analyse quantitative. Souvent considéré comme la référence en matière d’analyse des teintures capillaires. Des variantes telles que LC-MS/MS (spectrométrie de masse en tandem) fournissent encore plus d'informations structurelles.
* Électrophorèse capillaire (EC) :
* Principe : Sépare les colorants en fonction de leur charge et de leur taille dans un tube capillaire étroit rempli d'une solution électrolytique sous un champ électrique.
* Détection : Les colorants sont détectés lorsqu'ils passent devant un détecteur (par exemple UV-Vis).
* Analyse : Le temps de migration de chaque colorant est comparé aux normes connues pour identifier les colorants présents.
* Avantages : Haute résolution, nécessite de très petits volumes d’échantillons.
* Spectroscopie Raman :
* Principe : Une technique spectroscopique qui utilise la diffusion inélastique de la lumière pour obtenir des informations sur les modes vibrationnels des molécules. Lorsque la lumière interagit avec une molécule, elle peut être diffusée de manière élastique (diffusion Rayleigh) ou inélastique (diffusion Raman). La diffusion Raman fournit une empreinte digitale de la structure et de la composition de la molécule.
* Analyse : Un laser est focalisé sur l’échantillon de cheveux et la lumière diffusée est analysée. Le spectre Raman fournit des informations sur les liaisons chimiques et la structure moléculaire des colorants, permettant ainsi leur identification.
* Avantages : Non destructif, peut être utilisé sur des fibres capillaires intactes, peut fournir des informations sur la répartition du colorant dans les cheveux.
3. Comparaison avec les normes :
* Fondamentalement, les résultats obtenus à partir des techniques analytiques sont comparés à une base de données d'étalons de colorants connus. Ces standards sont des échantillons purs de teintures capillaires courantes qui ont été analysés en utilisant les mêmes techniques. En comparant les temps de rétention, les spectres ou les spectres de masse des colorants inconnus aux normes, l'analyste peut identifier les colorants présents dans l'échantillon de cheveux.
Applications :
* Science médico-légale :
* Lier un suspect à une scène de crime (par exemple, transfert de cheveux d'un auteur à une victime ou vice versa).
* Identifier la source des cheveux trouvés sur une scène de crime.
* Confirmer ou réfuter les alibis.
* Toxicologie :
* Déterminer si une personne a été exposée à certains produits chimiques ou colorants.
* Histoire de l'art/Conservation :
* Identifier les colorants utilisés dans les textiles, peintures ou autres objets historiques. Cela peut aider à dater et à authentifier les œuvres d’art.
* Industrie cosmétique :
* Contrôle qualité des produits de teintures capillaires.
* Enquêter sur les effets indésirables des teintures capillaires.
Considérations importantes :
* Dégradation des colorants : Les teintures capillaires peuvent se dégrader avec le temps en raison de l’exposition à la lumière, à la chaleur et aux produits chimiques. Cela peut compliquer l’analyse et rendre l’identification plus difficile.
* Mélanges de colorants : Les teintures capillaires sont souvent des mélanges de plusieurs teintures pour obtenir la couleur souhaitée. Cela peut rendre l’analyse plus difficile.
* Traitements capillaires : D'autres traitements capillaires (par exemple, permanentes, défrisants, décoloration) peuvent affecter l'intégrité des cheveux et des teintures, interférant potentiellement avec l'analyse.
* Interprétation experte : L’interprétation des résultats de l’analyse des teintures capillaires nécessite expertise et expérience. Il est crucial de prendre en compte tous les facteurs susceptibles d'affecter l'analyse et d'utiliser plusieurs techniques d'analyse pour confirmer l'identification des colorants.
En résumé, l’analyse des teintures capillaires est un processus sophistiqué qui combine la préparation d’échantillons avec des techniques analytiques avancées pour identifier et quantifier les colorants présents dans un échantillon de cheveux. Le choix des techniques dépend de l'application spécifique, de la complexité de l'échantillon et de la disponibilité des ressources. La LC-MS est souvent considérée comme la technique la plus puissante en raison de sa sensibilité et de sa spécificité.