СПОСОБ МАРКИРОВКИ И ИДЕНТИФИКАЦИИ ЦЕННЫХ БУМАГ Российский патент 1997 года по МПК C12Q1/68 B42D15/00 B41M5/00 

Изобретение относится к области маркировки и идентификации материалов, в частности, ценных бумаг, произведений искусства, например картин, а также для приготовления чернил и красок повышенной степени защиты от подделки для получения оттисков печатей, которые могут применяться при изготовлении документов особой важности, подлинность которых необходимо достоверно доказать.

В ряде случаев крайне важно различать оригинал документа от его копии, что весьма непросто, принимая во внимание прогресс в технике копирования. Одним из возможных способов решения этой задачи является нанесение на участок маркируемого материала бесцветного состава, содержащего метку или использование специальных чернил или краски для печати, которыми автор делает подпись на документе и ставит печать. При этом чернила и краска для печати также должны содержать какую-либо метку, которая не копируется современными методами и может быть достаточно просто и убедительно обнаружена в чернилах и в оттиске печати на оригинале документа.

Известен способ маркирования материалов с использованием композиции чернил, содержащей флуоресцирующий краситель, не поглощающий излучение в видимом свете. Облучение изображения, нанесенного такими чернилами, светом с длиной волны поглощения красителя, вызывает флуоресценцию изображения (Заявка Японии N 92/20748, МПК C 09 D 11/00, опубл. 1992 г.).

Недостатком такого способа является то, что "злоумышленник" легко может обнаружить с помощью специальных технических средств флуоресценцию изображения в оригинале и ему не составит труда приготовить чернила, также флуоресцирующие в данной области спектра, что позволит приготовить копию визуально неотличимую от оригинала.

Известен способ маркирования материалов с использованием типографской краски, также содержащей флуоресцирующий и нефлуоресцирующий компоненты. Наличие последнего подавляет флуоресценцию первого. Обработка изображения специальным растворителем позволяет получить флуоресцирующий оттиск, что и является свидетельством подлинности изображения. (Патент США N 5135569, МПК C 09 D 11/00, опубл. 1992 г.).

Известен также способ маркирования материалов с использованием композиции, содержащей вещество, флуоресцирующее в красной области спектра под воздействием УФ-света, а при облучении видимым светом флуоресценции не наблюдают (Заявка ЕПВ N 0487033, МПК C 09 D 11/00, опубл. 1992 г.).

Известен способ введения меток прямо в волокна и текстильные нити способом крашения. Метка представляет собой хелаты редкоземельных элементов. Бесцветные при солнечном или искусственном освещении волокнистые нити начинают флуоресцировать под действием УФ-света и длина волны флуоресценции изменяется в зависимости от температуры и является важным отличительным признаком конкретной метки (Патент США N 5118349, МПК C 09 D 11/00, опубл. 1992 г.).

Известен способ маркирования с использованием бесцветных чернил на основе бесцветного электродонорного органического соединения, окрашивающихся при обработке раствором фенольной смолы в ароматическом спирте и/или монофениловом эфире этиленгликоля. В состав чернил добавляют также 0,2-30% (w/w) триэфира фосфористой кислоты (Заявка Японии N 3-52504, МПК C 09 D 11/16, опубл. 1991 г.).

Известен способ маркирования с использованием белых печатных красок, содержащих в качестве цветообразующего компонента ферроцианид калия или другие комплексообразующие соединения. Для проявления изображения, нанесенного такими чернилами, его обрабатывают раствором хлорида железа или сульфата аммония (Межд. заявка (WO) N 93/11198, МПК C 09 D 11/00, опубл. 1993 г.).

Известен также способ маркирования материалов с использованием композиции двухцветных проявляющихся чернил, содержащих порошкообразный латунный пигмент и краситель, растворимый в маслах и органических средах. При обработке изображения неполярным органическим растворителем цвет чернил изменяется (Заявка Японии N 5-10396, МПК C 09 D 11/16, опубл. 1993 г.).

Известен способ маркирования материалов с использованием чернил, изменяющих свой цвет при обработке отбеливателем. Они содержат два красителя, красящая способность одного из них ухудшается в присутствии отбеливателя, а второй сохраняет свой характерный цвет (Патент США N 5232494, МПК C 09 D 11/00, опубл. 1993 г.).

Известен способ мечения печатных красок для нанесения скрытых изображений, предотвращающих подделку документов. Такие краски содержат частицы размером не более 40 мкм. Вещество, из которых состоят частицы, обладает характерным Раман-спектром и легко обнаруживается с помощью комбинационного рассеивания (Межд. заявка (WO) N 91/11492, МПК C 09 D 11/00, опубл. 1991 г. ).

Таким образом, все проанализированные изобретения (аналоги) описывают способы маркирования материалов с использованием составов, в которые вводится химическая метка, обнаруживаемая либо по флуоресценции в УФ-области, либо по изменению окраски чернил после обработки специальными реагентами, либо выявляемая с помощью комбинированного рассеивания. Принципиальным недостатком таких чернил является возможность выявления метки и ее идентификация современными аналитическими методами, что открывает перспективу точной] подделки чернил и соответствующих документов.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ маркировки и идентификации материалов в том числе: чернил, красящих веществ, медикаментов, взрывчатых веществ, нефти, масел, бумажных материалов, ароматических соединений и пищевых продуктов. Способ включает введение в маркируемый материал или нанесение на него метки, представляющей собой фрагмент природной или синтезированной ДНК с известной структурой и приготовление праймеров для идентификации метки, представляющих собой два или более олигонуклеотида, комплементарных участкам вводимого в материал или наносимого на него фрагмента ДНК, а идентификацию метки осуществляют методом цепной полимеразной реакции с использованием приготовленных олигонуклеотидов-праймеров (Межд. заявка (WO) N 90/14441, МПК C 12 Q 1/68, G 30 F 3/00; опубл. 29.11.90 г.).

Основным недостатком данного технического решения является возможность извлечения введенной нуклеиновой кислоты современными методами молекулярного клонирования (например с помощью неспецифических праймеров), с дальнейшей его наработкой в необходимом количестве для подделки соответствующего продукта. Кроме того, при длительном хранении, особенно в жидком виде, неизбежно происходит деградация ДНК, что актуально при введении малых количеств фрагмента ДНК (метки). Добавление большого количества фрагментированного ДНК, экономически не целесообразно и облегчает его выявление и клонирование.

Задачей предлагаемого изобретения является создание такого способам маркировки и идентификации ценных бумаг, который обеспечивал бы маскировку метки в маркируемом материале, что не позволит ее обнаружть и идентифицировать методом полимеразной цепной реакции без наличия сведений о первичной последовательности фрагмента ДНК (метки), а также обеспечивал бы длительное хранение указанной метки.

Указанная задача решается тем, что в способе маркировки и идентификации ценных бумаг, включающем введение маркируемый материал или нанесение на него метки, представляющей собой фрагмент природной или синтезированной ДНК с известной структурной и приготовление праймеров для идентификации метки, представляющих собой два или более олигонуклеотида, комплементарных участкам вводимого в материал или наносимого на него фрагмента ДНК, а идентификацию метки осуществляют методом цепной полимеразной реакции с использованием приготовленных олигонуклеотидов-праймеров, согласно изобретению метка дополнительно содержит фрагментированную ДНК из генома прокариот или эукариот в количестве достаточном для ее длительного хранения и маскировки в маркируемом материале.

Таким образом, предлагается метить чернила или бумагу (сам документ) при помощи ДНК, состоящей из фрагмента с известной структурой ("информационная" метка), с добавлением большого избытка (>10⁶ кратного) фрагментированной, до таких же размеров, ДНК произвольной структуры, обнаружение которой химическими и физическими методами не представляет особой трудности, но выявление целевого фрагмента-метки, не зная его первичной структуры или не имея специфических праймеров, не представляется возможным даже после случайного клонирования фрагментов из всей смеси.

Информационная же метка представляет собой фрагмент ДНК с известной (для пользователя) первичной структурой, размером до 1500 пар оснований, содержащийся в чернилах (или в составе для маркировки бумаги) в такой ничтожной концентрации, что его можно обнаружить только после проведения цепной полимеразной реакции (ПЦР). В результате ПЦР накапливается достаточное количество введенного фрагмента ДНК (метки), который легко определяют, известным методом с помощью электрофореза в полиакриламидном геле, а информацию, заключенную в нем, можно прочитать с помощью секвенирования по методу Сэнгера или по методу Гилберта.

Фрагмент-метка может быть природным или синтетическим. В последнем случае наиболее целесообразно использовать клонированную химически синтезированную случайную последовательность, размерами более 70 п.о. верхний предел определяется только экономическими соображениями.

Степень защиты можно теоретически оценить, исходя из следующих соображений. Для специфичности проведения реакции амплификации (ПЦР) фрагмента ДНК обычно используется два олигонуклеотида-праймера, размером от 15 до 30 оснований. При наличии большого избытка неспецифической ДНК (например при амплификации однокопийного гена из эукариотического генома) используют праймеры, размерами 25-30 оснований. Отсюда число возможных вариантов для двух праймеров (определим в первом приближении как степень защиты) даже при использовании олигонуклеотидов, размерами 15 оснований, является 4³⁰ или -1•10¹⁸, а в случае необходимости использования праймеров, размерами 25 оснований 4⁵⁰ или -1•10³⁰.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами, которые не ограничивают изобретение.

Пример 1.

Для приготовления 10 мл чернил используют: 0,5% раствор красителя ярко-голубого, 1 мг фенола, 110 пикограмм Pvull фрагмента, структыры, приведенной на чертеже, выделенного из рекомбинантной ДНК плазмиды pUCP7.5, 100 мкг статистически фрагментированной до размеров 50 1500 п.о. эукариотической (в данном случае лососевой) ДНК. Для идентификации подлинности чернил проводят следующие процедуры.

Извлечение ДНК с бумаги. Участок подписи длиной 5-10 мм соскабливают с бумаги острым скальпелем, переносят в эппендорфовскую пробирку на 1,5 мл, добавляют 50 мкл раствора для элюции (0,5 М хлористый натрий, 0,01 М этилендиаминтетрауксусная кислота, 0,5% додецилсульфат натрия) и встряхивают в течение 5 мин. Затем пробирку выдерживают в течение 10 мин при 56^oC, твердые частицы осаждают центрифугированием (1 мин, 12000 об/мин), супернатант переносят в другую пробирку, добавляют 10 мкл РНК (5 мг/мл), 150 мкл этилового спирта и выдерживают 30-60 мин при минус 20^oC. Смесь центрифугируют (1,5 мин, 12000 об/мин), осадок трижды промывают этиловым спиртом (по 200 мкл каждый раз). Остаток растворяют в 50 мкл раствора, содержащего 10 мМ трис-HCl, pH-7,5; 1 мМ этилендиаминтетрауксусная кислота, и НК осаждают добавлением 5 мкл 3 М ацетата натрия, pH 7,5 и 150 мкл этилового спирта. После центрифугирования и двойной промывки этиловым спиртом (по 200 мкл) осадок растворяют в 20 мкл 10 мМ трис-HCl, pH-7,5, 10 мМ этилендиаминтетрауксусная кислота.

Проведение полимеразной цепной реакции. К 90 мкл буфера для полимеразной цепной реакции [1] добавляют 2-4 мкл раствора, содержащего извлеченную с бумаги ДНК, 50 мкМ каждого из праймеров 5' GTAAAACGACGGCCAGT, 5' - CAGGAAACAGCTATGAC для полимеразной реакции, 4-5 ед. TagI полимеразы. Условия полимеразной цепной реакции для выявления указанного выше фрагмента следующие: проводится 30 циклов по следующей схеме (43^oC 2 мин, 71^oC 1 мин, 91^oC 1 мин). Наличие продукта амплификации размером 391 пара оснований контролируется электрофорезом в полиакриламидном геле, а его структура подтверждается секвенированием по методике [2]
Пример 2.

Для приготовления 10 мл чернил используют: 0,5% раствор красителя ярко-голубого, 1 мг фенола, 10 пикограмм фрагмента, полученного из ДНК плазмиды pUC18, несущей одну из клонированных в полилинкере статистически синтезированных последовательностей размерами 86 пар оснований, (первичная структура, используемого фрагмента определяется по методу [2] перед добавлением в раствор чернил), 100 мкг статистически фрагментированной до размеров 50-1500 п.о. лососевой ДНК. Для идентификации подлинности чернил проводят процедуры, как это описано в примере 1.

Пример 3.

Для нанесения метки на бумагу без визуализации места маркировки используется бесцветный водный раствор, содержащей 10 пикограмм фрагмента, полученного из ДНК плазмиды pUC18, несущей одну из клонированных в полилинкере статистически синтезированных последовательностей размерами 86 пар оснований, (первичная структура, используемого фрагмента определяется по методу [2] перед смешиванием в растворе с другими компонентами при приготовлении метки), 100 мкг статистически фрагментированной до размеров 50-1500 п.о. лососевой ДНК. Для идентификации подлинности бумаги или какой-либо продукции на ее основе проводят процедуры, как это описано в примере 1, с учетом того, что пробу на анализ берут с того места, где ранее наносилась метка.

Таким образом, при использовании предлагаемого изобретения обеспечивается повышение надежности маркирования ценных бумаг и других документов или произведений искусства.

Промышленная применимость. Изобретение может быть использовано в банковском, архивном и другом делопроизводстве, т.е. везде, где может потребоваться особая проверка подлинности документов.

Источники информации:
Маниатис Т. Фрич Э. Сэмбрук Дж.// Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование. М. Мир, 1984.

Maxam A.M, Gilbert W //Proc.Natl.Acad.Sci.USA, 1977. v. 74, P.560-564.

Использование: изобретение относится к области маркировки и идентификации материалов, в частности, ценных бумаг, произведений искусства, например картин, а также для приготовления чернил и красок повышенной степени защиты от подделки для получения оттисков печатей, которые могут применяться при изготовлении документов особой важности, подлинность которых необходимо достоверно доказать. Сущность изобретения: состав метки обеспечивает маскировку ее в маркируемом материале, что не позволяет обнаружить метку и идентифицировать методом полимеразной цепной реакции без наличия сведений о первичной последовательности фрагмента ДНК (метки), а также обеспечивает более длительное хранение указанной метки. Способ включает введение в маркируемый материал или нанесение на него метки, представляющей собой фрагмент природной или синтезированной ДНК с известной структурой и приготовление праймеров для идентификации метки, представляющих собой два или более олигонуклеотида, комплементарных участкам вводимого в материал или наносимого на него фрагмента ДНК, идентификацию метки осуществляют методом цепной полимеразной реакции с использованием приготовленных олигонуклеотидов-праймеров; метка дополнительно содержит фрагментированную ДНК из генома прокариот или аукариот в количестве достаточном для ее длительного хранения и маскировки в маркируемом материале. 1 ил.

Способ маркировки и идентификации ценных бумаг, включающий введение в маркируемый материал или нанесение на него метки, представляющей собой фрагмент природной или синтезированной ДНК с известной структурой, приготовление праймеров для идентификации метки, представляющих собой два или более олигонуклеотида, комплементарных участкам вводимого в материал или наносимого на него фрагмента ДНК, и идентификацию метки методом полимеразной цепной реакции с использованием приготовленных олигонуклеотидов-праймеров, отличающийся тем, что метка дополнительно содержит фрагментированную ДНК из генома прокариот или эукариот в количестве, обеспечивающем длительное хранение и маскировку метки в маркируемом материале.