En un estudio llevado a cabo por Anna Arnoldi (de la Universidad de Milán) y Raymond Rogers (miembro retirado del Laboratorio Nacional de Los Álamos de la Universidad de California) se lanzó otro argumento en contra de los resultados de los exámenes radiométricos.
Por medio de un análisis del espectro de fotografías ultravioletas determinaron que el área del sudario del que se extrajeron las muestras difiere químicamente del resto de la tela. Mencionan la presencia de tintes de raíz Madder y óxido de aluminio (un agente fijador) exclusivamente en dicha esquina, y concluyen que esa parte fue cosida a la sábana en algún momento de su historia. Estas reparaciones habrían sido hechas con materiales recientes, con mayor concentración de carbono que la tela original.
En un estudio del año 2000 basado en los rayos X, Joseph Marino y Sue Benford hallaron posibles marcas de un parche que recorre diagonalmente el área de la que se extrajeron las muestras. Por ello, concluyeron que las muestras examinadas por los tres laboratorios estaban contaminadas por ese intento de reparación. Más adelante comentan que los resultados de los laboratorios muestran un sesgo angular correspondiente a la costura: el primer muestreo en Arizona la fechó en 1238, el segundo en 1430, cayendo entre ellos los resultados de Oxford y Suiza. A esto conviene añadir que la desviación de los resultados de C-14 de los tres laboratorios se sale de los límites de la prueba χ² de Pearson, una discrepancia para la que se requieren explicaciones adicionales.
Los exámenes microquímicos del área también hallan rastros de vanilina, ausentes en el resto de la tela. La vanilina se origina por la descomposición térmica de la lignina, un polímero complejo integrante del algodón. Este producto suele encontrarse en materiales medievales, pero no en prendas más antiguas, ya que disminuye con el tiempo. Por ejemplo, no se halló vanilina en los envases de los Manuscritos del Mar Muerto.
Raymond Rogers, en un artículo del 20 de enero de 2005 de la revista contrastada por científicos Thermochimica Acta, ofrece una aparente prueba química de que la muestra cortada del Sudario en 1988 no era válida. En el mismo artículo, su resolución de la cinética de la pérdida de vanilina apunta a que el sudario tiene entre 1300 y 3000 años de antigüedad.
Probablemente sólo podrá zanjarse este aspecto de la controversia con más exámenes radiométricos, que actualmente la Santa Sede prohíbe por el sacrilegio que supone dañar la reliquia. Rogers sugiere en su artículo de 2005 que para la datación podría utilizarse el carbón de las piezas chamuscadas que se extrajeron en la restauración de 2002, si se lavaran con ácido nítrico concentrado.