UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS INSTITUTO DE QUÍMICA
ERALDO LUIZ LEHMANN
EMPREGO DE ESPECTROMETRIA DE MASSAS INORGÂNICA E SUAS HIFENAÇÕES NA ANÁLISE DE AMOSTRAS DE INTERESSE FORENSE
CAMPINAS 2019
ERALDO LUIZ LEHMANN
EMPREGO DE ESPECTROMETRIA DE MASSAS INORGÂNICA E SUAS HIFENAÇÕES NA ANÁLISE DE AMOSTRAS DE INTERESSE FORENSE
Tese de Doutorado apresentada ao Instituto de
Química da Universidade Estadual de Campinas
como parte dos requisitos exigidos para a obtenção
do título de Doutor em Ciências .
Orientador: Prof. Dr. Marco Aurelio Zezzi Arruda
O arquivo digital corresponde à versão final da Tese defendida pelo aluno Eraldo Luiz Lehmann e orientada pelo Prof. Dr. Marco Aurelio Zezzi Arruda
CAMPINAS 2019
BANCA EXAMINADORA
Prof. Dr. Marco Aurelio Zezzi Arruda (Orientador)
Prof. Dr. César Ricardo Teixeira Tarley (UEL)
Prof. Dr. Pedro de Magalhães Padilha (UNESP - Botucatu)
Prof.a Dr. a Ana Valéria Colnaghi Simionato Cantú (IQ-Unicamp)
Prof. Dr. Dosil Pereira de Jesus (IQ-Unicamp)
A Ata da defesa assinada pelos membros da Comissão Examinadora, consta no SIGA/Sistema de Fluxo de Dissertação/Tese e na Secretaria do Programa da Unidade.
Este exemplar corresponde à redação final da Tese de Doutorado defendida pelo aluno Eraldo Luiz Lehmann , aprovada pela Comissão Julgadora em 28 de Junho de 2019.
Dedico esta tese aos meus pais, Eraldo Lehmann e Marina Mantelli Lehmann, que sempre me apoiaram e deram as condições necessárias para que eu pudesse estudar e lutar pelos meus objetivos. “Todas as pedras que você jogou no meu caminho, não foram pessoa que você chama quando se sentir para baixo. Irmão, difíceis de aguentar. Por que sei que um dia você me chamará me deixe ser sua fortaleza quando os ventos da noite te e eu apenas te ignorarei. Então vá em frente, me odeia e me impedem, ser aquele que ilumina seu caminho, te trazer para critique bastante, para que todos te ouçam, atinja-me com casa. E quando você ligar e precisar de mim por perto tudo que você tem e me derrube, eu não ligo. Continue e logo perguntando ‘onde você estava?’. Irmão, estou bem aqui. você notará: você quer ser um ‘fracassado’ como eu .” Quando o céu começar a despencar, você é o sangue do meu Tradução de um trecho da musica Loser like me – Glee sangue, podemos enfrentar tudo .” “Você me derrubou, mas eu levantei, já limpando a poeira. Tradução de um trecho da música Brother – Needtobreath Você ouve um barulho, que é a minha voz fazendo o chão “Ainda que meus olhos pudessem ver eu ainda era um tremer como um raio. Prepare-se, eu cansei, eu vejo tudo, eu homem cego, ainda que minha mente pudesse pensar eu era tenho olhos de um tigre, um lutador cruzando o fogo, porque um homem louco Eu ouço vozes enquanto estou sonhando, eu sou um campeão e você vai rugir mais alto que um leão .” eu posso ouvi-las dizendo ‘Continue, meu filho rebelde, Tradução de um trecho da musica Roar – Katie Perry haverá paz quando você terminar. Deite sua cabeça cansada “Estou começando com o homem no espelho, estou pedindo para descansar. Não chore mais’ .” para ele mudar seus caminhos, e nenhuma mensagem seria Tradução de um trecho da música Carry on my wayward son – mais clara: Se você quer o mundo melhor, olhe para si mesmo Kansas e faça essa mudança !” “Eu paguei minhas dívidas, dia após dia, eu cumpri minha Tradução de um trecho da música Man in the mirror – Michael pena, mas não cometi nenhum crime. E erros, eu cometi Jackson alguns, eu tive areia jogada no rosto e continuei (...) Mas não “Tudo o que precisamos é apenas um pouco de paciência.” foi nenhum mar de rosas, nenhum cruzeiro prazeroso, eu Tradução de um trecho da música Patience – Guns’n’Roses considero um desafio perante toda a humanidade e eu não “Vocês saberiam o meu nome, se eu visse vocês no paraíso? perderei” Vocês seriam os mesmos, se eu visse vocês no paraíso? Eu Tradução de um trecho da música We are the champions - tenho que ser forte e continuar, pois eu seu que eu não Queen pertenço ao paraíso.” “Você pode enganar uma pessoa por muito tempo; algumas Tradução de um trecho da música Tears in Heaven – Eric por algum tempo; mas não consegue enganar todas por todo Clapton o tempo .” “Eu deveria desistir ou deveria apenas continuar nessa busca Abraham Lincoln por fundamentos? Mesmo se ela me conduzir a lugar nenhum, “Embora ninguém possa voltar atrás e fazer um novo começo, seria um desperdício? Mesmo que eu conheça meu lugar, qualquer um pode começar agora e fazer um novo fim.” devo deixá-lo? Eu deveria desistir ou deveria apenas Francisco Cândido Xavier (Chico Xavier) continuar nessa busca por fundamentos? Mesmo se ela “Não se pode criar experiência. É preciso passar por ela .” conduzir a nenhum lugar.” Albert Camus Tradução de um trecho da Música Chasin Pavements – Adele “Todas as vitórias ocultam uma abdicação ”. “Nada está bem, estou devastado. Eu estou sem fé! É assim Simone de Beauvoir que me sinto, com frio e envergonhado, deitado nu no chão. "Piano, piano; si va a lontano (= Lentamente, se vai até Ilusão não se transforma em algo real, estou bem acordado e longe)" posso ver que o céu perfeito está destruído. Você está Provérbio italiano atrasado, eu já estou devastado.” “E nada vai me fazer parar, posso até tropeçar, mas nada vai Tradução de um trecho da música Torn – Natalie Imbruglia me derrubar .” “Então, ninguém te avisou que seria assim? Seu trabalho é Jaqueline Carvalho Endres – Jogadora de Vôlei Bicampeã uma piada, você está sem dinheiro, sua vida amorosa é um Olímpica Pequim 2008 e Londres 2012 fiasco? É como se sempre estivesse emperrado em segunda “Que a força esteja com você ” marcha, assim como não tem sido seu dia, sua semana, seu Princesa Leia Organa, personagem fictício interpretada pela mês e mesmo seu ano, mas eu estarei lá com você, quando atriz Carrie Fisher na Saga Star Wars. começar a chover; eu estarei com você, como eu já estive “A força de suas convicções é que determina seu sucesso, antes; eu estarei com você, porque você estaria comigo não o número de seus seguidores. ” também ”. Remo Lupin, personagem fictício interpretado pelo ator David Tradução de um trecho da música I’ll be there for you – The Thewlis na Saga Harry Potter. Rembrandts “Eu estou errado o tempo todo. É assim que eu consigo “Você sabe que eu estarei ao seu lado, não tem necessidade acertar uma vez ou outra ;” de preocupação, juntos nós sobreviveremos a todas as Gilbert "Gil" Arthur Grissom, personagem fictício interpretado pressas cotidianas. Eu estarei ao seu lado, quando você se pelo ator William Petersen no seriado CSI – Las Vegas. sentir sozinho, você tem um lugar para ir, porque eu estarei ao “Não sou a melhor pessoa do mundo, mas também não finjo seu lado.” ser quem não sou.” Tradução de um trecho da musica At your side – The Corrs “Todo mundo possui uma história triste... então, dane-se!” “É fácil afastar-se, você sabe. Assim como você, ele também “Se der certo ou não, não importa. O que importa é que eu tem seus problemas. Mas quando precisar estará aqui, um tentei e fui o mais longe que pude.” amigo é assim. Não perguntará nem como e nem porque, te “Cuidado com quem você confia. Lembre-se que o diabo era escutará e lutará por você. Depois tranquilo irá te sorrir, uma um anjo.” amigo é assim (...) Mas lembre-se que, enquanto você viver, “Dias ruins são necessários para que os dias bons possam se um amigo está com você, nunca o traia. Só assim você valer a pena” descobrirá que um amigo é a coisa mais linda que existe! E Dean Winchester, personagem fictício interpretado pelo ator lembre-se que, enquanto você viver, um amigo é a coisa mais Jensen Ackles no seriado Supernatural. verdadeira que você tem, é o companheiro da maior jornada “Always keep fighting! You are not alone! Love yourself first! que você faz. Um amigo é algo que nunca morre.” You are enough! (= Sempre continue a lutar! Você não está Tradução de um trecho da musica Un amico è così – Laura sozinho! Se ame primeiro! Você é suficiente!)”. Pausini Jared Padalecki, ator que interpreta o personagem fictício “Não fui feito para rivalidade e não poderia carregar o mundo Sam Winchester no seriado Supernatural . sozinho. Sei que nas minhas fraquezas eu sou mais forte, mas “A vingança nunca é plena, mata a alma e a envenena .” é seu amor que me traz para casa. Irmão, me deixe ser seu Seu Madruga (Don Ramón), personagem fictício interpretado abrigo, eu nunca te deixarei sozinho, eu posso ser aquela por Ramón Valdez no seriado Chaves ( El Chavo del Ocho).
AGRADECIMENTOS
Em primeiro lugar, à minha família, meus pais, que já faleceram, Eraldo Lehmann e Marina Mantelli Lehmann, que sempre batalharam para me dar educação e conforto; aos meus irmãos Sylvio Roberto Lehmann e Simone Regina Lehmann, minha cunhada Fabiana Tofolo Lehmann e meus sobrinhos Gustavo Tofolo Lehmann e Amanda Tofolo Lehmann, por estarem sempre do meu lado me apoiando. Também a todos meus tios, tias, primos e primas, pois a “Família Buscapé” é bem grande.
Á minha cachorra Serena e ao gato Naruto, meu “filhos”, companheiros diários. A companhia e o carinho de vocês dois sempre me alegra e conforta. Não posso também agradecer à minha pequena gatinha Saori, que foi envenenada com apenas seis meses. Quem diz que animais não têm sentimentos não os conhecem bem.
Mas para ser família não precisa ter o mesmo sangue, basta ter o mesmo sentimento. Agradeço aos meus “irmãos e cunhadas” de coração Bruno e Graziela, Gabriel e Natasha, Gustavo e Ariane, Heitor e Sarah, Henrique, Humberto e Ana, Lucas Joseph e Angélica, Victor e Fernanda, Bruno e Bruna. Obrigado por toda a amizade, todo apoio e todo o companheirismo.
Aos meus colegas funcionários do Instituto de Química, em especial aos dos Laboratórios de Ensino, Ana Paula, Beth, Daniel, Divino, Luiz, Marcelo, Michelle, Micheli, Miriam, Rita, Stephania e Thalita. Obrigado pela convivência diária, mesmo os momentos difíceis.
Aos meus colegas do Grupo GEPAM Jemmyson, Luana, Katherine, Larissa, Amauri, Alejandro, Isabelle, Rodrigo, Francini, Erick, Maky, Giovana, Renata, Daniel, Danielle, Lucas, Pedro, Adriana, Prof a. Anne Hellene e Prof a. Alessandra, pelo convívio diário no grupo. Também aos colegas que já saíram para seguir seus próprios caminhos: Gustavo, Cícero, Eduardo, Geraldo, Aline Klassen, Aline Lopes, Alessandra Vieira, Marcel, Marcelo, Bruna Campos, Bruna Maciel, Fabiana, Lidiane, Silvana, Heloisa, Ana Cristi, Jerusa, Elidiane Liliquinha, Meu Patrão Hebert, Daiane Letícia, Ivanilce “mala sem alça”, Otávio, Alejandra. Obrigado pelo convívio diário. Aos Juvenis Brenno, Caio, Danilo, Eduardo, Fernanda, Flavio, João Gabriel, Leonardo “Sigoli”, Leonardo Sousa, Luca “TOC por Alcoolato”, Pedro, Rafinha, Sandro, Victor, Wendel e Yasmim. Dar esporro em vocês e ver as “juvenilzisses” que vocês aprontam sempre melhora meu dia.
À “Galera do Bonde” Eliana Sumi, Érika Maria, Gabriela Lima, Geane Monteiro, Gemerson, Giovanna Romaro, Júlia Gianfelice, Leandro, Marcela, Marcelo, Marina, Miriam, Rafael, Raiça, Regiane, Renan, Ricardo, Rick e Rosemar. Os churrascos e as cantorias nos bares sempre são divertidos com vocês.
Aos amigos da Academia Cinética Fitness, Bianca Parmejiane, Daiane Franco, Danilo Manduca “Monstro” (“BIRL!”), Felipe Novelli, Gabriela Carvalho, Gabriel Massafera, Guilherme Chiaradia, Lucas Nunes, Luis Sarti, Maria Brisighelo, Patrícia Napolitano, Rafael França, Raquel Augusto, Rilary da Silva, Rodrigo Chiaradia (um irmão de coração), Talita Martins, o “cabeçudo com cara de nerd” Tiago Moré (mais um irmão de coração), Tuila Paolis e Victória Lioti. Foi sempre muito boa e divertida a convivência com vocês, seja nas aulas e nos treinos, seja nos churrascos e festas.
Pode parecer um pouco ortodoxo e fora do comum, mas tenho um agradecimento a pessoas que me foram exemplo de que, mesmo quando está nas maiores dificuldades, é possível se levantar e dar a volta por cima. Agradeço pelo exemplo que me deram as jogadoras da Seleção Brasileira Feminina de Voleibol que participaram dos Jogos Olímpicos de Londres 2012 Danielle Lins, Sheilla Castro, Fernanda Garay, Thaisa Menezes, Jaqueline Carvalho, Tandara Caixeta, Natalia Pereira, Fabiana de Oliveira, Fabiana Claudino, Paula Pequeno, Fernanda Ferreira, Adenízia da Silva. Ver, mesmo que pela TV, tudo que vocês passaram naquele momento e se reerguer, reconstruir e alcançar a vitória e a medalha de ouro é um exemplo de determinação e perseverança. Obrigado pelo lindo exemplo.
Aos amigos de graduação Paula, Nelly, Mariana, Leila, Francisco, Heber e Gustavo, pela convivência nos corredores da Unicamp.
Aos amigos do curso técnico Renata, Bruna Lammoglia, Carine, Camila, Rebeca, Bianca, Luis, Luiz, Thiago, Tiago, Gustavo, pelas divertidas horas dentro da ETECAP. A todos os meus professores que, direta ou indiretamente, contribuíram para a minha formação. Gostaria de destacar a professora Valquíria Terrible, minha primeira professora de química analítica no curso técnico, e aos professores José Salvador Barone e Nivaldo Baccan, cujo conhecimento em química analítica, me transmitido através de seu livro, me trouxeram até aqui hoje.
À Elizabeth Devine, ex-perita estadunidense e autora, produtora e consultora dos seriados CSI Las Vegas, CSI Miami, CSI New York e CSI Ciber. Foi acompanhando esses seriados que me fez gostar da Ciência Forense.
Ao amigo Deleon Nascimento Correa, que me ajudou nessa tese de doutorado.
Ao Prof. Dr. Marco Aurélio Zezzi Arruda, pela orientação nessa tese.
O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001. Resumo
Nesta Tese de Doutorado foi utilizada a espectrometria de massas inorgânica com fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) para a análise de amostras de interesse forense, no caso, a verificação do mito do chá de fita com droga bizarra de abuso e avaliação de nota de Real e Carteiras Nacionais de Habilitação (CNH) falsificadas. Para tanto, esta Tese está dividida em 3 capítulos.
No primeiro capitulo, empregou-se a técnica de ICP-MS para a identificação e quantificação de elementos em uma droga bizarra, o chá de fita, que consiste na ingestão de infusão preparada com tarjas magnéticas de fitas K7 e/ou VHS. Foram verificados teores de Mn e Co que tornam o mito plausível; contudo, também foram observadas concentrações elevadas de Ni e Cr, o que torna a ingestão de tais infusões nocivas à saúde. Além disso, foi utilizado um FT-ICR-MS para a identificação de possíveis compostos orgânicos, e não foram observados compostos com razão massa/carga compatível com compostos conhecidos como drogas de abuso, e os compostos encontrados não apresentaram uma fragmentação conclusiva.
No segundo capítulo, utilizou-se o deslocamento de massas para a redução 56 + 55 + 58 + da interferência na determinação de Fe , Mn e Ni , utilizando O 2 na cela de reação do ICP-MS para formar os respectivos óxidos iônicos. Após a otimização dos parâmetros da cela, a exatidão foi avaliada empregando material certificado de referencia de água, atingindo valores de recuperação para tais elementos entre 90 e 100%. Este método foi então utilizando para a determinação destes elementos em amostras de chá de fita, e os valores de concentração encontrados estão na mesma ordem de grandeza daqueles encontrados no capítulo anterior.
No terceiro capítulo, utilizaram-se as técnicas sem preparo de amostra para identificação da falsificação de notas de real de carteiras nacionais de habilitação, que são LA-ICP-MS e µXRF EDS empregadas para tal avaliação. Para as notas de real verdadeiras, foi observado alto teores de Ti, que é empregado como carga no papel moeda; já nas falsificadas, tal elemento não estava presente. As CNH falsificas apresentaram Mn na composição, proveniente da tinta empregada na impressão não oficial.
Abstract
In this thesis, inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) was used for the analysis of samples of forensic interest, in this case, verification of the myth of tape tea as an abuse bizarre drug and evaluation of counterfeiting of Real banknote and National Driver’s License. Therefore, this thesis is divided into 3 chapters.
In the first chapter, the technique of ICP-MS was used to identify and quantify elements in a bizarre drug, the tape tea, which consists of the ingestion of an infusion prepared with magnetic stripes of K7 and / or VHS tape. The contents of Mn and Co were verified, which make the myth plausible; however, high concentrations of Ni and Cr have also been observed in some infusions, which makes the ingestion of such infusions harmful to health. In addition, a FT-ICR-MS was used for the identification of possible organic compounds. However, those compounds found did not show conclusive fragmentation.
In the second chapter, the mass shift was used to reduce interference in the 56 + 55 + 58 + determination of Fe , Mn and Ni , using O 2 in the ICP-MS reaction cell to form the respective ionic oxides. After the optimization of the cell parameters, the accuracy was evaluated using certified reference material of water, reaching recovery values for such elements between 90 and 100%. This method was then used for the determination of these elements in samples of tape tea, and the concentration values are in the same order of magnitude as those found in the previous chapter.
In the third chapter, techniques without sample preparation were used to identify the counterfeiting of the Brazilian currency and Driver’s License, employing LA-ICP-MS and μXRF EDS. For the Real banknotes, it was observed in the real banknotes high contents of Ti were observed, which is employed as a charge on paper money; in the falsified ones, such an element was not present. For the Driver’s License, the counterfeit presented Mn in the composition, coming from the ink used in the unofficial print. LISTA DE ABREVIATURAS E ACRÔNIMOS Sigla ou Acrônimo Significado Nitrato de amônio e óleo combustível, do inglês: ammonium ANFO nitrate fuel oil Espectroscopia de Infra-vermelho com reflectância total ATR-FTIR atenuada e transformada de Fourier, do inglês: attenuad total reflectance – Fourier transform infrared spectrometry. Espectroscopia de infravermelho com reflectância total ATR-IR atenuada, do inglês: attenuated total reflectance infrared spectroscopy. BGE Eletrólito de corrida, do inglês: background electrolyte. COC Cocaína CNH Carteira Nacional de Habilitação Cela dinâmica de reação e colisão, do inglês: dynamic DCR reaction/collision cell. Espectrometria de massas com ionização de dessorção por DESI-MS eletrospray , do inglês: desorption electrosray ionization mass spectrometry. Espectrometria de massa sequencial com ionização ambiente EASI-MS(/MS) por spray-sônico, do inglês: easy ambient sonic-spray ionization – (tandem) mass spectrometry. Espectrometria de massas com ionização por eletrospray e ESI-Q-TOF analisador de tempo de voo com focalizador quadrupolar, do inglês: electrospray ionization-quadrupole-time of fligth. Foods and Drugs Administration, agência Estadunidense de FDA regulamentação de alimentos e fármacos. Espectrometria de massa sequencial de ressonância ciclotrônica de íons com transformada de Fourier, do inglês: FT-ICR-MS/MS Fourier-transform ion cyclotron resonance tandem mass spectrometry. GABA Ácido gama-aminobutírico GR Gás reacional
Cromatografia líquida de alta eficiência, do inglês High HPLC Performance Liquid Chromatograph. Espectrometria de emissão óptica em plasma acoplado ICP OES indutivamente, do inglês: inductively coupled plasma optical emission spectrometry. Espectrometria de massa por plasma acoplado indutivamente, ICP-MS do inglês: inductively coupled plasma mass spectrometry. Espectrometria de massa por plasma acoplado indutivamente ICP-SF-MS com duplo setor magnético, do inglês: inductively coupled plasma sector field mass spectrometry. União Internacional de Química Pura e Aplicada, do inglês: IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry. Ablação a laser acoplado a Espectrometria de massa por LA-ICP-MS plasma acoplado indutivamente, do inglês: laser ablation - inductively coupled plasma mass spectrometry. LD Limite de detecção LQ Limite de quantificação N, N-dietilamida de ácido lisérgico, do alemão: LSD lysergsäurediethylamid. m/z Razão massa/carga Ionização por dessorção de matriz assistida por laser, do MALDI inglês: matrix assisted laser desorption ionization. MDMA Metilenodioximetanfetamina, o ecstasy. MDPV 3,4-metilenodioxipirovalerona Cromatografia capilar eletrocinética micelar, do inglês: MEKC micellar electrokinetic capillary chromatography. Análise de componente principal, do inglês: Principal PCA Component Analysis. Proteína clone de epitélio palatar, pulmonar e nasal , do PLUNC inglês: palate, lung, and nasal clone PTFE Politetrafluoretileno
Rápido, fácil, barato, eficiente, robusto e seguro, do inglês: QuEChERS quick, easy, cheap, effective, rugged and safe. Parâmetro de rejeição do quadrupolo, do inglês : rejection RP q parameter of quadrupole. Extração líquido-líquido assistidA por ação salina, do inglês: SALLE salting out assisted liquid liquid extraction. Extração sólido-liquido por partição a baixa temperatura, do SLE-LTP inglês: solid liquid extraction with low temperature partition. SNC Sistema Nervoso Central THC Ácido tetra hidro canabinóico u.m.a. Unidade de massa atômica Espectroscopia de micro fluorescência de raios-X dispersiva µXRF EDS em energia, do inglês : micro X-rays fluorescence energy dispersive spectroscopy. Cromatografia líquida de ultra eficiência acoplado a um espectrômetro de massas sequencial, do inglês: ultra-high UHPLC-MS/MS performance liquid chromatography tandem mass spectrometer. Agência Mundial Anti-Dope, do inglês: World Anti Doping WADA Agency
LISTA DE TABELAS
Página Tabela 1.1: Condições de operação do ICP-MS...... 49 Tabela 1.2: Condições instrumentais do FT-ICR-MS...... 50 Tabela 1.3: Elementos, seus respectivos isótopos e possíveis interferentes ...... 51 Tabela 1.4: Valores empregados na otimização da cela dinâmica de reação e colisão do equipamento de ICP-MS...... 53 Tabela 1. 5: Resultados obtidos para Mn, Ni e Cr após otimização da cela do ICP-MS ...... 56 Tabela 1.6 : Resultados obtidos para Ni, aplicando equação de correção ... 57 Tabela 1. 7: Resultados de recuperação para Pb, Hg e Co...... 58 Tabela 1. 8: Concentração dos elementos nas infusões determinada por ICP-MS...... 60 Tabela 1. 9: Condições analíticas do ICP OES...... 62 Tabela 1. 10 : Comparação da concentração de Mn (µg L -1) para as infusões de fitas K7, determinados via ICP-MS e ICP OES ...... 62 Tabela 2.1: Abundância natural dos isótopos, e principais interferências poliatômicas ...... 77 Tabela 2.2: Abundância natural dos interferentes e sua provável proveniência ...... 77 Tabela 2.3: Parâmetros obtidos para a determinação de 55 Mn 16 O+...... 80 Tabela 2.4: Parâmetros obtidos para a determinação de 56 Fe 16 O+...... 82 Tabela 2.5: Parâmetros obtidos para a determinação de 58 Ni 16 O+...... 84 Tabela 2.6: Parâmetros obtidos para a determinação de 53 Cr 16 O+...... 87 Tabela 2.7: Determinação de Mn, Fe e Ni em infusões de chá de fita K7 ... 88 Tabela 3.1: Condições operacionais do equipamento µXRF EDS...... 97 Tabela 3.2: Condições operacionais do sistema de ablação a laser e espectrômetro de massas com fonte de plasma indutivamente acoplado e cela de reação e colisão...... 98 Tabela 3.3: Elementos característicos para as notas de Real, verdadeiras e falsas...... 116 Tabela 3.4: Elementos característicos para as CNH verdadeira e falsa... 117
LISTA DE FIGURAS
Página Figura A. 1: Esquema de funcionamento de um espectrômetro de massas com fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) ...... 29 Figura 1.1: Estrutura básica de a) benzodiazepínicos, onde “X” pode ser tanto halogênio quanto NO 2; b) barbitúricos e c) uma das substâncias opioides ...... 35 Figura 1.2: Representação estrutural de a) norepenifrina (ou noradrenalina); b) dopamina e c) anfetamina...... 35 Figura 1.3: Representação estrutural da molécula de Δ9- tetraidrocanabinol...... 36 Figura 1.4: Representação estrutural de a) atropina; b) escopolamina e c) cocaína...... 37 Figura 1.5: Representação estrutural de a) ergotamina; b) ergovina c) LSD e d) ácido lisérgico...... 38 Figura 1.6: : a) Representação estrutural do complexo de coloração azulada formado pela reação de tiocianato de cobalto com cocaína. b) Exemplo de um kit comercial utilizado pela polícia para a identificação de cocaína empregando o teste de Scott modificado (fonte: https://www.propublica.org/article/common-roadside-drug-test-routinely- produces-false-positives)...... 39 Figura 1.7 : Produtos de biotranformação da (a) cocaína por: rota I - caboxilesterases formando (b) benzoilecgonina; rota II – colinesterases formando (c) éster de metilecgonina; rota III – hidrolise natural formando (d) ecgonina; rota IV – enzima P4560 formando (e) norcocaína; rota V – transesterificação com etanol formando (f) cocaetileno...... 41 Figura 1.8: Formula estrutural de a) 3,4-metilenodioxipirovalerona, b) pirovalerona e c)mefedrona ...... 43 Figura 1.9 : Formula estrutural de um canabinoide sintético, JWH-018...... 43 Figura 1.10: Representação da estrutura molecular de a) serotonina; b) psilocina e c) psilocibina d) Foto do cogumelo Psilocybe Cubensis (fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Psilocybe_cubensis)...... 44 Figura 1.11 Estrutura molecular de: a) isoxasol; b) ácido ibotênico; c) muscazona; d) muscimol e e) muscarina f) Foto do cogumelo Amanita muscaria (fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Amanita_muscaria) ...... 45 Figura 1.12: Cópias ( print screen ) de blogs da internet comentando sobre chá de fitas a) depoimento de uma pessoa que afirma ter utilizado chá de fita (fonte: https://purgante.wordpress.com/2009/04/19/cha-de-fita-vhs/); b) modo de preparo encontrado na internet. (fonte: https://forums.tibiabr.com/threads/65729-Manualde-Drogas- L%C3%ADcitas) ...... 46 Figura 1.13: Contagens para os isótopos variando (a) a vazão de metano na cela, mantendo RP q constante a 0,7 V; (b) RPq da cela mantendo a vazão de metano constante a 0,5 mL min-1...... 52 Figura 1.14: Razão obtida por razão teórica para os valores apresentados na Figura 1 (a) variando a vazão de metano na cela, mantendo RPq constante a 0,7 V; (b) variando RP q da cela mantendo a vazão de metano constante a 0,5 mL min -1 ...... 53
Figura 1.15: Superfície de resposta para m/z =60 com as soluções de: a) -1 -1 -1 Ni 50 µg L ; b) Ni 50 µg L + Ca e Ti 100 µg L ; c) HNO 3 1% (v/v) e d) Ca e Ti 100 µg L -1...... 55 Figura 1.16: Comparação da eficiência de extração entre aquecimento convencional e por radiação micro-onda para infusões de a) fitas K7 e b) fitas VHS...... 58 Figura 1.17: Otimização dos parâmetros instrumentais do ICP OES a) Radiofrequência da bobina da tocha e b) vazão de Ar auxiliar ...... 62 Figura 1.1 8: Espectro de massas total obtidos para a infusão K7-1, utilizando ESI-FT-ICP-MS...... 63 Figura 1. 19 : Espectro de massas (MS/MS) para o íon com m/z = 241,10450...... 63 Figura 2.1: Esquema básico de funcionamento de uma cela de reação e colisão...... 71 Figura 2.2: Otimização dos parâmetros da cela de reação e colisão do equipamento: a) resultado fornecido pelo equipamento, onde o quadrado azul escuro representa a melhor condição para a formação de 55 Mn 16 O+; azul claro, condições nas quais é possível formar 55 Mn 16 O+; branco, condições em que não se forma 55 Mn 16 O+; b) Superfície de resposta obtidas da Fig2.2a ...... 79 Figura 2.3: Curva analítica obtida para o íons 55 Mn 16 O+...... 80 Figura 2.4: Otimização dos parâmetros da cela de reação e colisão do equipamento: a) resultado fornecido pelo equipamento, onde o quadrado azul escuro representa a melhor condição para a formação de 56 Fe 16 O+; azul claro, condições nas quais é possível formar 56 Fe 16 O+; branco, condições em que não se forma 56 Fe 16 O+; b) Superfície de resposta obtida da Figura 2.4a...... 81 Figura 2.5: Curva analítica obtida para o íons 56 Fe 16 O+...... 82 Figura 2.6: Otimização dos parâmetros da cela de reação e colisão do equipamento: a) resultado fornecido pelo equipamento, onde o quadrado azul escuro representa a melhor condição para a formação de 58 Ni 16 O+; azul claro, condições nas quais é possível formar 58 Ni 16 O+; branco, condições em que não se forma 58 Ni 16 O+; b) Superfície de resposta obtidas da Fig2.6a...... 83 Figura 2.7: Curva analítica obtida para o íons 58 Ni 16 O+...... 84 Figura 2.8: Otimização dos parâmetros da cela de reação e colisão do equipamento: a) resultado fornecido pelo equipamento, onde o quadrado azul escuro representa a melhor condição para a formação de 53 Cr 16 O+; azul claro, condições nas quais é possível formar 53 Cr 16 O+; branco, condições em que não se forma 53 Cr 16 O+; b) Superfície de resposta obtidas da Fig7a...... 86 Figura 2.9: Curva analítica obtida para o íons 53 Cr 16 O+...... 86 37 16 + Figura 2.10: Resultado da otimização para o formação de Cl O2 ...... 87 Figura 3.1: Itens de segurança nas notas novas de Real: (a) tarja holográfica na nota de R$100,00; (b) micro impressões; (c) tarja preta contendo o valor na nota (visível apenas contra a luz). (d) marca d’água; (e) marcas fluorescentes sob luz negra...... 99
Figura 3.2: Exemplo de notas falsificadas: (a) micro impressão de uma nota verdadeira, falsificada apreendida pela policia e falsificada caseira, respectivamente; (b) micro impressão de uma nota verdadeira, falsificada apreendida pela polícia e falsificada caseira, na região da assinatura do ministro, respectivamente; (c) marca d’água na nota verdadeira e falsificada apreendida pela polícia; (d) nota verdadeira e falsificada sob luz negra ...... 100 Figura 3.3: Regiões das notas da segunda geração do Real que foram irradiadas ...... 101 Figura 3. 4: Espectros de µXRF EDS de notas verdadeira de: (a) R$10,00 na região verde metálica; (b) R$20,00 em uma região sem tinta; (c) R$50,00 na faixa metálica holográfica; (d) R$100,00 em uma região coberta com tinta. Destacada pelo circulo vermelho se encontra a região onde foi irradiado a nota...... 102 Figura 3.5 : Espectros de LA-ICP-MS obtidos para as notas de: a) R$10,00 na região verde metálica; b) R$20,00 uma região coberta de tinta e c) R$100,00 numa região descoberta de tinta...... 105 Figura 3. 6: Espectros de (a) µXRF EDS e (b) La-ICP-MS de uma nota impressa em uma impressora jato de tinta colorida...... 106 Figura 3. 7: Espectro de µXRF EDS obtido para uma folha de papel sulfite. 107 Figura 3. 8: Espectros de (a) µXRF EDS e (b) LA-ICP-MS para a nota de R$100,00 falsificada apreendida pela polícia...... 107 Figura 3. 9: Máscara da CNH...... 108 Figura 3. 10 : Espectros de µXRF EDS da “região 1”das CNH’s: a) Verdadeira e b) Falsa...... 110 Figura 3.1 1: Espectros de µXRF EDS da “região 2”das CNH’s: a) Verdadeira e b) Falsa...... 111 Figura 3.1 2: Espectros de µXRF EDS da “região 3”das CNH’s: a) Verdadeira e b) Falsa...... 112 Figura 3.1 3: Espectros de LA-ICP-MS da “região 1” para as CNH’s: a) verdadeira e b) falsas...... 113 Figura 3.1 5: Espectros de LA-ICP-MS da “região 2” para as CNH’s: a) verdadeira e b) falsas...... 114 Figura 3.1 5: Espectros de LA-ICP-MS da “região 3” para as CNH’s: a) verdadeira e b) falsas...... 115 LISTA DE EQUAÇÕES Página Equação 1.1: Reação de identificação de cocaína pelo Teste de Scott modificado ...... 39 3+ II III Equação 1. 2: Equação de redução do Fe no complexo NaCo [Fe (CN) 6] 42 Equação 1.3: Cálculo do limite de quantificação, conforme recomendações a IUPAC...... 56 Equação 1. 4: Equação de correção para o sinal analítico m/z = 60 ...... 56 Equação 2.1: Equação representando o mecanismo de dissociação de um interferente genérico XY + na cela de reação e colisão do ICP-MS ...... 71 Equação 2.2: Equação representando o mecanismo de transferência de carga de um interferente genérico XY + na cela de reação e colisão do ICP- MS ...... 71 Equação 2.3: Equação de Mathieu para o parâmetro de estabilidade do íon ...... 72 Equação 2.4: Equação de Mathieu para o parâmetro de desestabilidade do íon ...... 72 Equação 2.5: Equação representando o mecanismo de transferência de + prótons de um interferente genérico XH com NH 3 ...... 73 Equação 2.6: Equação representando o mecanismo de formação de óxido, com deslocamento do valor de m/z , para um analito genérico A+ ...... 74 Equação 2.7: Cálculo de correção do sinal analítico descontando o branco 78 Equação2.8: Calculo do background ...... 78 Equação 2.9: Cálculo da relação sinal/ruído para avaliação da condição da cela dinâmica de reação...... 78
SUMÁRIO Página A. INTRODUÇÃO ...... 22 A.1. Aspectos gerais das Ciências Forenses...... 22 A.1.1. Determinação de fluidos biológicos ...... 22 A.1.2. Determinação de resíduos de explosivos ...... 24 A.1.3. Análise de transferências (vestígios) ...... 26 A.2. Espectrometria de Massas inorgânica com fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) ...... 28 B. OBJETIVOS GERAIS...... 32 CAPÍTULO 1: Avaliação do chá de fita como droga de abuso ...... 33 1.1 Revisão bibliográfica...... 34 1.2 Objetivos específicos do capítulo...... 47 1.3. Parte Experiemental...... 48 1.3.1. Reagentes e Soluções...... 48 1.3.2. Instrumentos...... 48 1.3.3. Preparo das Infusões...... 50 1.4. Resu ltados e Discussão...... 51 1.4.1. Total-quant para análise semi-quantitativa...... 51 1.4.2. Otimização da cela de reação e colisão para a determinação simultânea dos elementos...... 51 1.4.3. Quantificação dos elementos nas infusões...... 58 1.4.4. Identificação e caracterização de compostos orgânicos...... 63 1.5. Conclusões parciais...... 65 CAPÍTULO 2: Utilização do deslocamento de massa na determinação de elementos em amostras de interesse forense ...... 66 2.1. Revisão bibliográfica...... 67 2.2. Objetivos específicos do capítulo...... 75 2.3. Experimental...... 76 2.3.1. Soluções e reagentes...... 76 2.3.2. Instrumentos...... 76 2.3.3. Otimização da cela de reação e colisão para a formação de óxidos .. 76 2.4. Resultados e discussão...... 79 2.4.1. Determinação de 55 Mn via 55 Mn 16 O+...... 79 2.4.2. Determinação de 56 Fe via 56 Fe 16 O+...... 81 2.4.3. Determinação de 58 Ni via 58 Ni 16 O+...... 83 2.4.4. Determinação de 53 Cr via 53 Cr 16 O+...... 85 2.4.5 Aplicação na determinação desses elementos em infusão de fitas .... 88 2.5. Conclusões parciais...... 89 CAPÍTULO 3: Emprego de ablação a laser acoplado a um espectrômetro de massas com fonte de plasma indutivamente acoplado e µFluorescência de Raios X Dispersiva em Energia para a verificação de notas de real e carteiras de motorista falsificadas ...... 90 3.1. Revisão Bibliográfica ...... 91 3.2. Objetivos Específicos do Capítulo...... 96 3.3. Parte Experimental...... 97 3.3.1. Materiais ...... 97 3.3.2. Instrumentos ...... 97 3.4. Resultados e discussão...... 99 3.4.1. Notas de Real – 2ª Geração ...... 99 3.4.1.1. µXRF EDS nas notas verdadeiras...... 100 3.4.1.2.LA-ICP-MS nas notas verdadeiras...... 103 3.4.1.3. Determinações em notas falsas...... 106 3.4.2. Carteiras Nacionais de Habilitação ...... 108 3.4.2.1. µXRF EDS...... 109 3.4.2.2. LA-ICP-MS...... 112 3.4.3. Súmula dos resultados da análise elementar para notas de Real e CNH’s...... 116 3.5. Conclusões parciais...... 118 C. CONCLUSÕES FINAIS ...... 119 D. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...... 122
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A - INTRODUÇÃO
As chamadas ciências forenses englobam diversas áreas do conhecimento para resolução de crimes. Dentre as especialidades técnicas que compõem as ciências forenses estão a medicina, odontologia, entomologia, física, antropologia, psicologia, toxicologia e, também, a química forense, sendo esta última o tema desta Tese de Doutorado (Farias, 2017).
Cabe à química forense utilizar-se de seus conhecimentos químicos para coleta, preparo de amostras relacionadas ao crime a ser investigado, bem como a determinação e interpretação de seus resultados. Para estes experimentos, a Química Analítica mostra-se grande aliada da química forense, pois, enquanto esta possui questionamentos cuja resolução é necessária, aquela possui ferramentas e técnicas necessárias para respondê-los (Farias, 2017).
Devido à variedade de amostras e analitos que podem estar associados aos mais diversos crimes, praticamente todas as técnicas analíticas podem ser empregadas nas análises forenses de drogas, falsificações (sendo estas o enfoque desta tese), fluídos biológicos, explosivos, resíduos de disparo de arma de fogo e transferência (vestígios).
A.1 - Aspectos gerais das Ciências Forenses
A.1.1 - Determinações de fluídos biológicos
Todos os fluídos biológicos produzidos ou excretados pelo corpo são passíveis de análise. O sangue, além de sua característica de carregar informações genéticas, traz também informações toxicológicas, assim como a urina, sendo, portanto, esses dois os fluídos mais comuns em análises. Cabelo e unha também são interessantes sobre o ponto-de-vista da química forense, pois suas excreções auxiliam a estimar uma linha do tempo, graças à taxa de crescimento que possuem, em situações na qual há suspeita de uso de drogas ou até mesmo envenenamento (Farias, 2017; Passagli, 2011).
Virkler e Lednev (2009), por exemplo, utilizaram a Espectroscopia de Infravermelho com reflectância total atenuada e transformada de Fourier (ATR-FTIR, do inglês Attenuad Total Reflectance – Fourier Transform Infrared spectrometry )
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para identificar a espécie da qual provem a amostra de sangue. Os autores utilizaram amostras de sangue de humanos, obtidas de voluntários, cães e gatos, obtidas em clínicas veterinárias. Para as determinações, 10 µL das amostras brutas foram colocadas em uma lâmina circular de vidro, e, após secar, 16 pontos aleatórios foram analisados por ATR-FTIR. Após as análises, os dados foram tratados e agrupados usando Análise de Componente Principal (PCA, do inglês: principal component analysis ), que agrupou as amostras de sangue dos três grupos sem sobreposições. Os autores comentaram que esta diferenciação deve-se ao fato de que as concentrações médias de niacina, glicose, ácido ascórbico e insulina serem diferentes entre as três espécies, sendo maior em humanos. Os resultados apresentaram uma dispersão dentro dos grupos, sendo maior em felinos, indicando a maior variabilidade dentro da espécie. As informações relacionadas à idade, saúde, nutrição e gênero dos voluntários e animais utilizados neste estudo não são mencionadas, entretanto, explicariam tal dispersão de resultados. Contudo, devido à simplicidade no tratamento da amostra, à possibilidade de criação de um banco de dados e à portabilidade da técnica, mostra-se uma interessante alternativa para determinações rápidas na própria cena do crime. Testes utilizados hoje, como o do luminol e Kastle-Mayer (fenolftaleína) são específicos para sangue, mas não possuem a capacidade de identificar sua procedência (Farias, 2017).
A análise proteômica também é utilizada em análises forenses de fluídos biológicos encontrados em cenas de crimes a partir do método baseado em espectrometria de massas desenvolvido por Van Steendal et al . (2013) para a busca de proteínas específicas para serem usadas como biomarcadores. O método experimentado utilizou-se de amostras cedidas por voluntários humanos de sêmen, fluído vaginal, secreção nasal (escarro), urina e sangue (que foram comparados com amostras de sangue bovino e canino) que foram adicionados em cotonetes esterilizados e, posteriormente, secos e congelados. Após descongelar os cotonetes, as proteínas puderam ser extraídas por meio da incubação em água deionizada, seguido de centrifugação. O sobrenadante contendo proteínas foi, então, digerido com tripsina a 37 °C. Após a digestão, os peptídeos foram identificados empregando cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC, do inglês: high performance liquid chromatograph ) acoplado a um espectrômetro de massas
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com ionização por eletrospray e analisador de tempo de voo com focalizador quadrupolar (ESI-Q-TOF, do inglês: electrospray ionization-quadrupole-time of fligth ).
Desta forma, o biomarcador escolhido para sangue foi a hemoglobina (subunidades alfa e beta), pois é a proteína mais abundante neste fluído. Para sêmen, a semenogelina 1 e 2, o ácido prostático fosfatase e o antígeno prostático específico foram as proteínas escolhidas. Para o fluído vaginal, as proteínas características foram a cornulina, a involucrina e a cornifina. A combinação em uma amostra de pelo menos uma destas três últimas proteínas com hemoglobina caracteriza-se sangue menstrual. A proteína clone de epitélio palatar, pulmonar e nasal (PLUNC, do inglês: palate, lung, and nasal clone ) foi considerada como característica para secreção nasal. A uromodulina foi a escolhida para a urina e imunoglobina para as fezes, embora também esteja presente em sangue, a ausência de hemoglobina é suficiente para distinguir os fluídos. Além disso, as hemoglobinas identificadas nos sangues canino e bovino apresentaram diferentes fragmentos daqueles apresentados em sangue humano (Van Steendam et al. , 2013).
Também foram realizadas coletas de fluído vaginal em três voluntárias nos períodos de 12, 24, 36 e 72h após relação sexual. A análise indicou que a semenogelina pôde ser dectada nas primeiras 24h nas três voluntárias, e, em duas, até completar 36h. Já o antígeno prostático específico pôde ser detectado em todas as voluntárias até 12h após a relação. Ambas as proteínas foram identificadas em peças íntimas de mulheres vítimas de violência sexual (Van Steedam et al. , 2013).
A.1.2 - Determinações de resíduos de explosivos
Quando se trata de explosivos, suas identificações são importantes para auxiliar a estabelecer uma relação entre suspeito e local de crime, além de sua importância no combate ao terrorismo e também para segurança pública (Almeida et al. , 2017).
Skol et al. (2011), por exemplo, utilizaram a técnica de Espectrometria de massas com ionização de dessorção por eletro spray (DESI, do inglês: desorption electrosray ionization mass spectrometry ) para determinar a presença de oxidantes inorgânicos em diversas superfícies. Os íons escolhidos foram perclorato, clorato,
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nitrato e sulfato, comumente utilizados nas misturas explosivas. Para as suas determinações, um volume de solução dos sais destes íons foi posto sob uma superfície, onde secou naturalmente, e depois, esses íons determinados por DESI- MS empregando-se solução de metanol:água. Os autores também avaliaram o quanto a superfície pode alterar os limites de detecção e quantificação do método. Para isto, alguns materiais de politetrafluoretileno (PTFE) não poroso e de alta porosidade, tecido de algodão, folha de alumínio, papel e madeira foram utilizados como base para as determinações. Para a detecção de clorato, os autores utilizaram os íons de razão massa/carga ( m/z ) 83 e 85, devido aos isótopos 35 Cl e 37 Cl, no íon - - ClO 3 ; de maneira análoga, para os íons ClO 4 , as razões massa/carga foram 99 e - - 101, e, além disso, os aglomerados iônicos [Na(ClO 3)2] e [Na(ClO 4)2] foram detectados nos substratos. Para os nitratos, as razões escolhidas foram 63, - - referente ao íon NO 3 , 125 e 147, referente aos aglomerados iônicos [H(NO 3)2] e - [Na(NO 3)2] , respectivamente. Para os sulfatos, os íons m/z = 97, referente ao - - aglomerado [HSO 4] , 195, representando o aglomerado [HSO 4(H 2SO 4)] , 217, - referente ao aglomerado [NaSO 4(H 2SO 4)] , e 239, referente ao aglomerado - [NaSO 4(Na 2SO 4)] . Afora isso, os autores demonstram que a superfície usada como substrato afeta o limite de detecção do método, sendo menor para o PTFF de alta porosidade e maior para o tecido de algodão. Eles também demonstram como a razão m/z escolhida altera a detectabilidade do método.
Hernandez et al. (2015) e Almeida et al. (2017) determinaram resíduos do explosivo ANFO (nitrato de amônio com óleo combustível, do inglês ammoniun nitrate/fuel oil ) em notas de Real provenientes de crimes de explosão de caixas eletrônicos de banco utilizando a técnica de espectrometria de massas com ionização com Spray-sônico a Pressão Ambiente (do inglês Easy Ambient Sonic- spray Ionization mass spectrometry ) para a determinação de ANFO. Amostras de notas apreendidas em cenas de crime de explosão de bancos foram obtidas com a Polícia Federal Brasileira e Polícia Técnico-Científica do Estado de São Paulo. Utilizando a técnica de EASI-MS, os autores observaram um íon de m/z = 210, 24 - identificado como o agregado iônico [ Mg(NO 3)2] , que estava presente nas notas do crime de explosão, mas não estavam nas notas sem explosivos.
Almeida et al. (2017), empregaram a espectrometria Raman para avaliar a
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presença de ANFO nas notas. Da mesma maneira que no trabalho citado anteriormente, as amostras foram obtidas com a Polícia Federal Brasileira e Polícia Técnico-Científica do Estado de São Paulo. A presença de ANFO foi identificada pelo deslocamento da banda de absorção no nitrato, que se apresentou a 1044 cm -1 -1 -1 -1 para o NH 4NO 3/ANFO, 1052 cm para o KNO 3, 1068 cm para o NaNO 3, 1050 cm -1 para o Ca(NO 3)2, e 1062 cm para o nitrato de miconazol, presente um soluções e pomadas antifúngicas.
A.1.3. Análises de transferências (vestígios)
Em relação às análises de transferências, estas se baseiam nos estudos do perito Edmond Locard, que apresentou a seguinte citação na qual destaca a importância das análises de transferência: “Onde quer que pise, tudo o que toque, tudo aquilo que deixe no local, ainda que inconscientemente servirá como uma testemunha silenciosa contra ele. Não apenas suas impressões digitais ou suas pegadas, porém seus fios de cabelo, fibras de suas roupas, o copo que quebra, a marca de ferramenta que deixa moldada em um suporte, a pintura que arranha, o sangue ou esperma que deixa ou leva consigo. Tudo isso e muito mais servirá de testemunha muda contra ele. Esta é uma circunstância do momento. A evidência física não deixará de estar presente porque não existe testemunha humana. É uma evidência física. É factual. E não pode estar errada. Não pode cometer perjúrio. Nunca pode estar completamente ausente em um local de crime. Apenas a falha humana para encontrá-la, estudá-la e entendê-la pode diminuir o seu valor legal” (Edmond Locard, perito francês, 1877-1966). (Dorea, 2012)
O Principio da Troca de Locard diz: “Sempre que dois objetos entram em contato, ocorre uma transferência recíproca de substâncias entre eles. Sempre que alguém sai de algum lugar, leva consigo algo, e, por sua vez, também deixa ali alguma coisa que registra sua passagem” . Está é uma maneira muito comum de conectar vítima, suspeito e cena do crime (Dorea, 2012).
Com esse intuito, Bradshaw et al . (2013) avaliaram os lubrificantes de preservativos em impressões digitais. Diversas marcas foram testadas. Voluntários tocavam com o dedo no início do preservativo e, depois, deixavam a impressão digital em uma lâmina de vidro posteriormente analisada por espectrometria de
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massas com ionização por dessorção de matriz assistida por laser (MALDI, do inglês: m atrix assisted laser desorption ionization ) e ATR-FTIR. Além disso, uma extração dos lubrificantes foi realizada a fim de se criar um banco de dados, de acordo com um estudo anterior dos mesmos autores. As marcas estudadas apresentaram composições diferentes em seus lubrificantes. Desta mesma forma, a composição dos lubrificantes observada nas impressões digitais deixadas pelos voluntários foi diferenciada, de modo que, seria possível associar o uso de preservativo no caso de crime sexual.
Há também estudos utilizando a composição elementar de esmaltes de unha (Shimamoto et al. 2013) por meio de equipamento portátil de fluorescência de raios X capaz de realizar análises na cena do crime. Neste estudo, foram utilizados esmaltes comprados em lojas brasileiras, totalizando 42 amostras de 05 marcas diferentes e em diversas cores. As amostras foram utilizadas para pintar uma área de ca . 5cm 2 em papel de filtro. Após 48 h de secagem, essa área foi irradiada por 20 s, utilizando um equipamento de fluorescência de raios-X dispersivo em energia e os dados obtidos foram agrupados com auxílio de PCA. Das cinco marcas testadas, duas foram separadas durante o agrupamento de dados; entretanto, as demais marcas não apresentaram uma separação satisfatória. Contudo, mostrou-se uma ferramenta interessante para análise de transferências.
Com o objetivo de verificar a presença de suspeito em local de crime, Reidy et al. (2013) utilizaram da análise de solo simulando em aula uma cena de crime. Neste contexto criado, uma vítima teria sido encontrada em plantação de algodão e o suspeito que, na simulação alegou estar a uma distância de cerca de 80 km da cena do crime, teria uma certa quantidade de solo em seu veículo. Amostras dos solos da plantação, do entorno da cena onde teria ocorrido o crime (de 10 a 50 metros), amostras do solo que foi encontrado no carro do suspeito, de onde alegou ter estado e de mais dois materiais certificados foram analisadas com técnica de lixiviação assistida por micro-ondas com ácidos nítrico e clorídrico, mais peróxido de hidrogênio para que houvesse solubilização dos elementos ligados à matéria orgânica. Embora não seja uma decomposição total, pois material a base de silício pode estar presente em solos e não são decompostos por essa mistura, a comparação pode ser realizada, uma vez que todas as amostras foram preparadas
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da mesma forma. As análises elementares foram realizadas com um ICP-MS de alta resolução. Os isótopos monitorados nos extratos ácidos foram: 7Li +, 9Be +, 24 Mg +, 27 Al +, 39 K+, 44 Ca +, 51 V+, 53 Cr +, 55 Mn +, 57 Fe +, 59 Co +, 62 Ni +, 65 Cu +, 66 Zn +, 85 Rb +, 88 Sr +, 133 Cs +, 138 Ba +, 208 Pb + e 238 U+. As composições das amostras de solo foram comparadas com a coletada no carro do “suspeito”, sendo que esta se aproximou mais da coletada na “cena do crime” que qualquer outra, concluindo-se, portanto, que o “suspeito” esteve presente na cena do crime, conclusão que endossa o postulado pelo Princípio de Locard.
Fibras de roupas também podem ser analisadas como amostras de transferências, conforme estudo de Gallo e Almirall (2009) no qual foi utilizada a técnica de ablação à laser acoplada a um espectrômetro de massas com fonte de plasma indutivo (LA-ICP-MS) para a determinação da composição elementar dos tecidos. Amostras de algodão e camisetas do mesmo material foram transformadas em pastilhas, e, então, nas condições otimizadas do equipamento, o perfil elementar das amostras foram obtidos pela determinação dos isótopos 25 Mg +, 27 Al +, 55 Mn +, 57 Fe +, 88 Sr + e 137 Ba +. Aplicando a ferramenta quimiométrica PCA, os autores não foram capazes de agrupar e segregar totalmente as amostras, pois ocorreu sobreposição; entretanto, avaliando os resultados obtidos por meio do Teste t de Student , foi possível observar diferenças nos valores obtidos para cada amostra de algodão.
A.2 - Espectrometria de Massas inorgânica com fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP-MS)
A técnica de espectrometria de massas inorgânica com fonte de plasma indutivamente acoplada é utilizada na determinação de espécies iônicas monovalentes. Ela tem seu inicio no meio da década de 1960, com o avanço de outra técnica, a espectrometria de emissão óptica com fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP OES – do inglês: inductively coupled plasma optical emission spectrometry ), pois ambas trabalham com uma atmosfera de argônio para gerar um plasma de gás inerte ionizado com temperaturas entre 7000 – 10000 K, que causa a decomposição de quaisquer compostos presentes em uma amostra, deixando os átomos na forma livre, seguido por sua excitação/ionização. Em 1980,
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Houk et al. acoplaram esta fonte de plasma a um espectrômetro de massas, demonstrando a sua vantagem como fonte de ionização, além de obterem espectros mais simples daqueles obtidos pela emissão dos elementos e uma melhora na detectabilidade (Taylor, 2001). A Figura 1 apresenta um esquema de funcionamento básico de um ICP-MS.
Figura A. 1: Esquema de funcionamento de um espectrômetro de massas inorgânica com fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP-MS)
Como é possível observar na Figura 1, são necessárias duas etapas para atingir o vácuo adequado para a determinação por espectrometria de massas (~10 -5 - 10 -6 torr) enquanto a região do plasma encontra-se em pressão ambiente (~760 torr). Para tanto os equipamentos de ICP-MS utilizam uma bomba mecânica para reduzir a pressão para valores entre 1 – 2 torr e auxiliar na remoção de espécies não ionizadas. Além disso, os dois cones utilizados, o primeiro chamado de cone de amostragem ou cone de extração, com diâmetro de abertura entre 0,8 e 1,2 mm, e, o segundo, chamado de skimmer , com diâmetro de abertura entre 0,4 e 0,8 mm, auxiliam na focalização do feixe de íons até o separador de massas, além de auxiliar na diminuição da quantidade de espécies que atingem o espectrômetro de massas
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(Taylor, 2001; Thomas, 2008).
Já em relação ao separador ou analisador de massas, existem comercialmente 4 tipos: quadrupolo, duplo setor magnético, tempo de voo e Ion trap . Entretanto, nesta Tese foi utilizado apenas o quadrupolo.
Equipamentos que utilizam o analisador quadrupolar (que consiste em quatro hastes onde se aplicam diferentes voltagens) separam os íons desestabilizando o seu movimento dentro das hastes. O movimento descrito pelos íons no interior do quadrupolo é helicoidal ou em espiral, e, com a voltagem correta, apenas uma razão massa/carga apresenta trajetória estável no seu interior, enquanto os íons com massas maiores ou menores acabam colidindo com as hastes e são neutralizados. Algumas vezes, são representados como ICP-qMS. É importante ressaltar que analisadores quadrupolares são equipamentos de resolução unitária (Taylor, 2001; Thomas, 2008).
Por outro lado, equipamentos com duplo setor magnético são os únicos que apresentam alta resolução. Tais equipamentos, representados pela sigla ICP-SF- MS, separam os íons pela mudança de sua trajetória quando defletido em um campo eletromagnético. O ângulo de deflexão é proporcional à razão massa/carga do íon. Sendo assim, a separação dos íons se dá por um “espalhamento em leque” dos mesmos. Com dois campos de deflexão, ocorre uma melhora da resolução da separação. Por isso, equipamentos de duplo setor também são chamados de alta resolução, pois são capazes de separar os íons pelos seus defeitos de massa (Taylor, 2001; Thomas, 2008).
As aplicações da técnica de ICP-MS são as mais diversas: avaliação de contaminações ambientais (Locosselli et al. , 2018; Yopasá Arenas et al ., 2018), avaliações clínicas de doenças psiquiátricas (Sussulini et al. , 2010; Sussulini et al. 2011) e oncológicas (Munoz et al. , 2014), avaliações nutricionais (Berenguel et al . 2018; Herrera-Agudelo et al. 2017), fisiologia vegetal (Galazzi e Arruda, 2018; Lopes Júnior et al. 2014), forenses (Gallo e Almirall, 2009; Reidy et al. , 2013; Santos Júnior et al. , 2014), entre outras.
Santos Júnior et al. (2014) empregaram a técnica de ICP-MS para avaliar possíveis marcadores para auxiliar a estimar o tempo post-mortem utilizando humor
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vítreo, uma vez que alguns mecanismos bioquímicos não cessam completamente após a morte. Para isso, as amostras foram coletadas por médicos legistas, que estimaram o tempo de morte pelo estado de decomposição do cadáver. As amostras foram inicialmente decompostas e uma avaliação semi-quantitativa foi realizada, na qual se observou uma alteração significativa nas concentrações de Fe, Mg e Mo entre as amostras. Posteriormente, estes elementos foram quantificados, e apenas Fe apresentou uma resposta linear do aumento em sua concentração no humor vítreo com o tempo post-mortem . Os autores então fizeram avaliação de possíveis biomoléculas ligadas a este elemento, acoplando um equipamento de cromatografia de alta eficiência ao ICP-MS. Utilizando uma coluna de exclusão por tamanho, uma proteína de ca. 77 kDa ligada à ferro foi observada. A fração contendo tal proteína foi então recolhida e levada para identificação utilizando um espectrômetro de massas. Os autores concluíram que esta proteína é a serumtransferrina, responsável pelo transporte de ferro no organismo. Com o tempo de morte, ocorre uma ruptura da barreira hemato-ocular, transportando esta proteína para o glóbulo ocular. A química post-mortem também é chamada de “tanatoquímica”, e seu nome deriva de Tanathus , o deus grego da morte.
Quando acoplado a um ablador à laser, o equipamento de ICP-MS pode realizar a análise de amostras no estado sólido. Empregando lasers de alta energia, removem-se os elementos da superfície da amostra sólida, causando vaporização parcial dos analitos, que, então, são levados com auxílio de um fluxo de argônio, para o plasma do equipamento de ICP-MS, onde são atomizados e ionizados (Taylor, 2001; Thomas, 2008). Tal acoplamento permite analisar as amostras no estado sólido, fazer a avaliação da distribuição elementar nas mesmas (da Silva e Arruda, 2013; Muñoz et al. , 2014), além das possíveis aplicações forenses, como já apresentados anteriormente.
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B. OBJETIVO DESTA TESE
O objetivo desta Tese é empregar a técnica de Espectrometria de Massas Inorgânica utilizando um espectrômetro de massas com fonte de plasma indutivamente acoplado na análise de amostras de interesse forense, empregando como forma de introdução de amostras tanto a nebulização convencional, quanto a ablação a laser.
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Capítulo 1:
Avaliação do chá de fitas como uma droga bizarra de abuso
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1.1. Revisão Bibliográfica:
Drogas são substâncias naturais ou sintéticas que, uma vez ingeridas, podem afetar o funcionamento de um organismo vivo agindo nele como um todo ou em um órgão-alvo; substâncias que atuam no sistema nervoso central são chamadas de psicotrópicos ou psicoativos. Diversas são as substâncias que foram usadas durante a história e em diferentes civilizações e culturas. Na atualidade, o uso destas substâncias faz com que os índices de criminalidade e violência aumentem na sociedade (Passagli, 2011).
Drogas são classificadas em três tipos: 1) Depressoras do sistema nervoso central; 2) Estimulantes do sistema nervoso central e 3) Alteradoras ou perturbadoras do sistema nervoso central (Passagli, 2011).
Substâncias depressoras do sistema nervoso central, também conhecidas como psicolépticos ou narcóticos, são capazes diminuir a atividade do cérebro, possuindo também alguma propriedade analgésica e/ou anestésica. Pessoas sob o efeito de tais substâncias tornam-se sonolentas, letárgicas, desatentas e desconcentradas. Normalmente são substâncias que se ligam aos sítios receptores de ácido gama-aminobutírico (GABA), o que aumenta a permeação de íons Cl -, causando hiperpolarização da célula nervosa e depressão da condução neuroquímica. Exemplos de substâncias depressoras são: etanol, benzodiazepínicos, barbitúricos e opioides (derivados do ópio). Na Figura 1.1, estão apresentadas as estruturas primárias de algumas das drogas depressoras do sistema nervoso central (Passagli, 2011).
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(a) (b) (c)
Figura 1.1: Estrutura básica de a) benzodiazepínicos, onde “X” pode ser tanto halogênio
quanto NO 2; b) barbitúricos e c) uma das substâncias opioides.
Substâncias estimulantes do SNC, ou psicoanalépticos, por outro lado, são substâncias capazes de aumentar a atividade cerebral: há aumento da vigília, da atenção, da aceleração do pensamento e da euforia. O mecanismo de ação ainda não é muito claro, mas estes compostos parecem atuar nos sítios de atuação dos neurotransmissores como a dopamina, a serotonina e a norepenifrina (noradrenalina), havendo, inclusive, similaridade estrutural com as anfetaminas, como apresentado na Figura 1.2. Seus usuários tornam-se mais ativos. Entre os estimulantes encontram-se compostos como a cocaína, a atropina, a escopolamina, a cafeína e a nicotina (Passagli, 2011).
(a) (b) (c)
Figura 1.2 : Representação estrutural de a) norepenifrina (ou noradrenalina); b) dopamina e c) anfetamina.
As drogas perturbadoras do SNC, também conhecidas como substâncias alucinógenas ou psicodislépticos, são aquelas relacionadas à produção de quadros de alucinação ou ilusão, geralmente de natureza visual. Os alucinógenos não se caracterizam necessariamente por acelerar ou desacelerar o sistema nervoso central. A mudança provocada é qualitativa: o cérebro passa a funcionar fora do seu
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normal e sua atividade fica perturbada. Exemplos são o Δ9-tetraidrocanabinol, cuja fórmula estrutural está apresentada na Figura 1.3, e está presente nas plantas do gênero Cannabis (maconha), metilenodioximetanfetamina (MDMA ou Ecstasy ) e a N,N-dietilamida de ácido lisérgico (LSD, sigla do nome do composto, em alemão, Lysergsäurediethylamid ) (Passagli, 2011).
Figura 1.3: Representação estrutural da molécula de Δ9-tetraidrocanabinol.
Existe ainda outro grupo de compostos de interesse na determinação de drogas, que são os agentes de dope, ou, como são mais conhecidos, doping , o termo em inglês, que além de conter algumas substâncias das supracitadas, também possuem β-bloqueadores, bronco dilatadores, diuréticos e esteroides anabolizantes. A Agência Mundial Anti-Dope (WADA, do inglês: World Anti Doping Agency ) é o órgão responsável pelas legislações relacionadas aos usos destas substâncias, pois podem alterar ou melhorar o desempenho dos esportistas em competições ( World Anti-doping code , 2015) colocando-os em situação de vantagem sobre os demais atletas.
Ao longo da história, diversas substâncias foram utilizadas, voluntária ou involuntariamente, para alterar o estado de consciência dos seres humanos. Alguns compostos conhecidos como “moléculas da bruxaria” foram empregados para tais fins, é o caso do chamado de “unguento para voo”, uma mistura de mandrágora (Mandragora officinarum ), beladona ( Atropa belladonna ) e meimendro ( Hyoscyamus niger ), plantas da família das Solanaceae , ricas em alcaloides como atropina e escopolamina, dissolvidos em materiais oleosos. Tais compostos, apresentados na Figura 1.4, causam delírios em concentrações mais elevadas no organismo, provavelmente eram absorvidos pela região genital das “bruxas”, uma vez que este unguento era aplicado em cabos de vassouras onde, nuas, as mulheres se sentavam (Le Couteur e Burreson, 2006).
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(a) (b) (c)
Figura 1.4: Representação estrutural de a) atropina; b) escopolamina e c) cocaína.
Observando a Figura 1.4, nota-se a similaridade molecular entre atropina, escopolamina e cocaína. Vale a pena ressaltar que, em pequenas doses, tanto a atropina, quanto a escopolamina, têm efeito euforizante, assim como a cocaína. Doses mais elevadas causam alucinações, o que explicaria as bruxas da época dizerem que voavam, pois se tratavam de alucinações causadas pelos alcaloides (Le Couteur e Burreson, 2006). O uso atual de escopolamina em adesivos destinados à prevenção de náuseas e enjoos tem registro de reações, conforme reportaram Lin et al. (2001). Os autores descreveram um caso médico em que o sujeito, uma criança de quatro anos, após o uso de dois adesivos antienjoo, contendo o equivalente a 3 mg de escopolamina, apresentou comportamento bizarro, tornando-se agressivo, passando por alucinações descrevendo que seu dedo seria um lápis que necessitava ser apontado e com alterações físicas como aumento da temperatura corporal para 38,1 ºC, pressão arterial de 104/74 mmHg, frequência cardíaca de 112 batimentos min -1, e 20 respirações min -1.
Outros compostos que são associados à época das bruxas, embora não sejam especificamente “moléculas da bruxaria”, são os alcaloides da cravagem ou esporão-do-centeio ( Claviceps purpurea ), fungo que ataca diversos cereais, como o centeio, fonte da alimentação da época. Ele produz principalmente dois alcaloides, e ergotamina e a ergovina, que são amidas de ácido lisérgico, bem como o LSD (Le Couteur e Burreson, 2006). As estruturas desses compostos estão apresentadas na Figura 1.5.
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(a) (b)
(c) (d)
Figura 1.5: Representação estrutural de a) ergotamina; b) ergovina c) LSD e d) ácido lisérgico.
Observando a Figura 1.5, é possível notar a similaridade estrutural da ergotamina e ergovina com o LSD. Esses dois compostos produzidos pelos fungos causam uma doença chamada ergotismo, que tem como sintomas diarreia, vômitos, convulsões, alucinações, ataques apopléticos (acidente vascular cerebral), fala desarticuladas, distorções estranhas dos membros, formigamentos e perturbações sensoriais agudas. A ingestão destes compostos se dava, provavelmente, ao consumir cereais contaminados pelo fungo. Como as “bruxas” eram, normalmente, mulheres pobres que não podiam comprar destes cereais, moravam mais próximas às florestas e viviam de plantas que colhiam nestas, não sofrendo, portanto, dos sintomas, muito embora fossem acusadas de disseminar, sob forma de feitiço, a enfermidade entre os moradores (Le Couteur e Burreson, 2006).
Diversas técnicas analíticas são empregadas para a determinação de drogas, desde clássicas até instrumentais. Como técnica clássica, destaca-se o Teste de
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Scott modificado, que detecta cocaína (COC) pela adição de tiocianato de cobalto (apresentada na Equação 1.1), cuja formação de um complexo de cobalto com cocaína torna-se azulada, representado na Figura 1.6. (Passagli, 2011). Esse teste é usado pelas policias que atuam nas fronteiras (físicas, portuárias e aeroportuárias) de diversos países para identificação de tal droga.