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 difíceis de aguentar. Por que sei que um dia você me chamará

e eu apenas te ignorarei. Então vá em frente, me odeia e me critique bastante, para que todos te ouçam, atinja-me com

tudo que você tem e me derrube, eu não ligo. Continue e logo você notará: você quer ser um ‘fracassado’ como eu.”

Tradução de um trecho da musica Loser like me – Glee “Você me derrubou, mas eu levantei, já limpando a poeira. Você ouve um barulho, que é a minha voz fazendo o chão

tremer como um raio. Prepare-se, eu cansei, eu vejo tudo, eu tenho olhos de um tigre, um lutador cruzando o fogo, porque eu sou um campeão e você vai rugir mais alto que um leão.”

Tradução de um trecho da musica Roar – Katie Perry “Estou começando com o homem no espelho, estou pedindo para ele mudar seus caminhos, e nenhuma mensagem seria

mais clara: Se você quer o mundo melhor, olhe para si mesmo e faça essa mudança!”

Tradução de um trecho da música Man in the mirror – Michael Jackson

“Tudo o que precisamos é apenas um pouco de paciência.” Tradução de um trecho da música Patience – Guns’n’Roses

“Vocês saberiam o meu nome, se eu visse vocês no paraíso? Vocês seriam os mesmos, se eu visse vocês no paraíso? Eu

tenho que ser forte e continuar, pois eu seu que eu não pertenço ao paraíso.”

Tradução de um trecho da música Tears in Heaven – Eric Clapton

“Eu deveria desistir ou deveria apenas continuar nessa busca por fundamentos? Mesmo se ela me conduzir a lugar nenhum,

seria um desperdício? Mesmo que eu conheça meu lugar, devo deixá-lo? Eu deveria desistir ou deveria apenas

continuar nessa busca por fundamentos? Mesmo se ela conduzir a nenhum lugar.”

Tradução de um trecho da Música Chasin Pavements – Adele “Nada está bem, estou devastado. Eu estou sem fé! É assim que me sinto, com frio e envergonhado, deitado nu no chão.

Ilusão não se transforma em algo real, estou bem acordado e posso ver que o céu perfeito está destruído. Você está

atrasado, eu já estou devastado.” Tradução de um trecho da música Torn – Natalie Imbruglia “Então, ninguém te avisou que seria assim? Seu trabalho é uma piada, você está sem dinheiro, sua vida amorosa é um

fiasco? É como se sempre estivesse emperrado em segunda marcha, assim como não tem sido seu dia, sua semana, seu mês e mesmo seu ano, mas eu estarei lá com você, quando

começar a chover; eu estarei com você, como eu já estive antes; eu estarei com você, porque você estaria comigo

também”. Tradução de um trecho da música I’ll be there for you – The

Rembrandts “Você sabe que eu estarei ao seu lado, não tem necessidade

de preocupação, juntos nós sobreviveremos a todas as pressas cotidianas. Eu estarei ao seu lado, quando você se

sentir sozinho, você tem um lugar para ir, porque eu estarei ao seu lado.”

Tradução de um trecho da musica At your side – The Corrs “É fácil afastar-se, você sabe. Assim como você, ele também

tem seus problemas. Mas quando precisar estará aqui, um amigo é assim. Não perguntará nem como e nem porque, te escutará e lutará por você. Depois tranquilo irá te sorrir, uma amigo é assim (...) Mas lembre-se que, enquanto você viver,

se um amigo está com você, nunca o traia. Só assim você descobrirá que um amigo é a coisa mais linda que existe! E

lembre-se que, enquanto você viver, um amigo é a coisa mais verdadeira que você tem, é o companheiro da maior jornada

que você faz. Um amigo é algo que nunca morre.” Tradução de um trecho da musica Un amico è così – Laura

Pausini “Não fui feito para rivalidade e não poderia carregar o mundo

sozinho. Sei que nas minhas fraquezas eu sou mais forte, mas é seu amor que me traz para casa. Irmão, me deixe ser seu

abrigo, eu nunca te deixarei sozinho, eu posso ser aquela

pessoa que você chama quando se sentir para baixo. Irmão, me deixe ser sua fortaleza quando os ventos da noite te

impedem, ser aquele que ilumina seu caminho, te trazer para casa. E quando você ligar e precisar de mim por perto

perguntando ‘onde você estava?’. Irmão, estou bem aqui. Quando o céu começar a despencar, você é o sangue do meu

sangue, podemos enfrentar tudo.” Tradução de um trecho da música Brother – Needtobreath

“Ainda que meus olhos pudessem ver eu ainda era um homem cego, ainda que minha mente pudesse pensar eu era

um homem louco Eu ouço vozes enquanto estou sonhando, eu posso ouvi-las dizendo ‘Continue, meu filho rebelde,

haverá paz quando você terminar. Deite sua cabeça cansada para descansar. Não chore mais’.”

Tradução de um trecho da música Carry on my wayward son – Kansas

“Eu paguei minhas dívidas, dia após dia, eu cumpri minha pena, mas não cometi nenhum crime. E erros, eu cometi

alguns, eu tive areia jogada no rosto e continuei (...) Mas não foi nenhum mar de rosas, nenhum cruzeiro prazeroso, eu

considero um desafio perante toda a humanidade e eu não perderei”

Tradução de um trecho da música We are the champions - Queen

“Você pode enganar uma pessoa por muito tempo; algumas por algum tempo; mas não consegue enganar todas por todo

o tempo.” Abraham Lincoln

“Embora ninguém possa voltar atrás e fazer um novo começo, qualquer um pode começar agora e fazer um novo fim.”

Francisco Cândido Xavier (Chico Xavier) “Não se pode criar experiência. É preciso passar por ela.”

Albert Camus “Todas as vitórias ocultam uma abdicação”.

Simone de Beauvoir "Piano, piano; si va a lontano (= Lentamente, se vai até

longe)" Provérbio italiano

“E nada vai me fazer parar, posso até tropeçar, mas nada vai me derrubar.”

Jaqueline Carvalho Endres – Jogadora de Vôlei Bicampeã Olímpica Pequim 2008 e Londres 2012

“Que a força esteja com você” Princesa Leia Organa, personagem fictício interpretada pela

atriz Carrie Fisher na Saga Star Wars. “A força de suas convicções é que determina seu sucesso,

não o número de seus seguidores.” Remo Lupin, personagem fictício interpretado pelo ator David

Thewlis na Saga Harry Potter. “Eu estou errado o tempo todo. É assim que eu consigo

acertar uma vez ou outra;” Gilbert "Gil" Arthur Grissom, personagem fictício interpretado

pelo ator William Petersen no seriado CSI – Las Vegas. “Não sou a melhor pessoa do mundo, mas também não finjo

ser quem não sou.” “Todo mundo possui uma história triste... então, dane-se!”

“Se der certo ou não, não importa. O que importa é que eu tentei e fui o mais longe que pude.”

“Cuidado com quem você confia. Lembre-se que o diabo era um anjo.”

“Dias ruins são necessários para que os dias bons possam valer a pena”

Dean Winchester, personagem fictício interpretado pelo ator Jensen Ackles no seriado Supernatural.

“Always keep fighting! You are not alone! Love yourself first! You are enough! (= Sempre continue a lutar! Você não está

sozinho! Se ame primeiro! Você é suficiente!)”. Jared Padalecki, ator que interpreta o personagem fictício

Sam Winchester no seriado Supernatural. “A vingança nunca é plena, mata a alma e a envenena.”

Seu Madruga (Don Ramón), personagem fictício interpretado 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, Profa. Anne Hellene e Profa. 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 da interferência na determinação de 56Fe+, 55Mn+ e 58Ni+, utilizando O2 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 determination of 56Fe+, 55Mn+ and 58Ni+, using O2 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

ANFO Nitrato de amônio e óleo combustível, do inglês: ammonium

nitrate fuel oil

ATR-FTIR

Espectroscopia de Infra-vermelho com reflectância total

atenuada e transformada de Fourier, do inglês: attenuad total

reflectance – Fourier transform infrared spectrometry.

ATR-IR

Espectroscopia de infravermelho com reflectância total

atenuada, do inglês: attenuated total reflectance infrared

spectroscopy.

BGE Eletrólito de corrida, do inglês: background electrolyte.

COC Cocaína

CNH Carteira Nacional de Habilitação

DCR Cela dinâmica de reação e colisão, do inglês: dynamic

reaction/collision cell.

DESI-MS

Espectrometria de massas com ionização de dessorção por

eletrospray, do inglês: desorption electrosray ionization mass

spectrometry.

EASI-MS(/MS)

Espectrometria de massa sequencial com ionização ambiente

por spray-sônico, do inglês: easy ambient sonic-spray

ionization – (tandem) mass spectrometry.

ESI-Q-TOF

Espectrometria de massas com ionização por eletrospray e

analisador de tempo de voo com focalizador quadrupolar, do

inglês: electrospray ionization-quadrupole-time of fligth.

FDA Foods and Drugs Administration, agência Estadunidense de

regulamentação de alimentos e fármacos.

FT-ICR-MS/MS

Espectrometria de massa sequencial de ressonância

ciclotrônica de íons com transformada de Fourier, do inglês:

Fourier-transform ion cyclotron resonance tandem mass

spectrometry.

GABA Ácido gama-aminobutírico

GR Gás reacional

HPLC Cromatografia líquida de alta eficiência, do inglês High

Performance Liquid Chromatograph.

ICP OES

Espectrometria de emissão óptica em plasma acoplado

indutivamente, do inglês: inductively coupled plasma optical

emission spectrometry.

ICP-MS Espectrometria de massa por plasma acoplado indutivamente,

do inglês: inductively coupled plasma mass spectrometry.

ICP-SF-MS

Espectrometria de massa por plasma acoplado indutivamente

com duplo setor magnético, do inglês: inductively coupled

plasma sector field mass spectrometry.

IUPAC União Internacional de Química Pura e Aplicada, do inglês:

International Union of Pure and Applied Chemistry.

LA-ICP-MS

Ablação a laser acoplado a Espectrometria de massa por

plasma acoplado indutivamente, do inglês: laser ablation -

inductively coupled plasma mass spectrometry.

LD Limite de detecção

LQ Limite de quantificação

LSD N, N-dietilamida de ácido lisérgico, do alemão:

lysergsäurediethylamid.

m/z Razão massa/carga

MALDI Ionização por dessorção de matriz assistida por laser, do

inglês: matrix assisted laser desorption ionization.

MDMA Metilenodioximetanfetamina, o ecstasy.

MDPV 3,4-metilenodioxipirovalerona

MEKC Cromatografia capilar eletrocinética micelar, do inglês:

micellar electrokinetic capillary chromatography.

PCA Análise de componente principal, do inglês: Principal

Component Analysis.

PLUNC Proteína clone de epitélio palatar, pulmonar e nasal , do

inglês: palate, lung, and nasal clone

PTFE Politetrafluoretileno

QuEChERS Rápido, fácil, barato, eficiente, robusto e seguro, do inglês:

quick, easy, cheap, effective, rugged and safe.

RPq Parâmetro de rejeição do quadrupolo, do inglês: rejection

parameter of quadrupole.

SALLE Extração líquido-líquido assistidA por ação salina, do inglês:

salting out assisted liquid liquid extraction.

SLE-LTP Extração sólido-liquido por partição a baixa temperatura, do

inglês: solid liquid extraction with low temperature partition.

SNC Sistema Nervoso Central

THC Ácido tetra hidro canabinóico

u.m.a. Unidade de massa atômica

µXRF EDS

Espectroscopia de micro fluorescência de raios-X dispersiva

em energia, do inglês: micro X-rays fluorescence energy

dispersive spectroscopy.

UHPLC-MS/MS

Cromatografia líquida de ultra eficiência acoplado a um

espectrômetro de massas sequencial, do inglês: ultra-high

performance liquid chromatography tandem mass

spectrometer.

WADA Agência Mundial Anti-Dope, do inglês: World Anti Doping

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 55Mn16O+.............. 80 Tabela 2.4: Parâmetros obtidos para a determinação de 56Fe16O+.............. 82 Tabela 2.5: Parâmetros obtidos para a determinação de 58Ni16O+............... 84 Tabela 2.6: Parâmetros obtidos para a determinação de 53Cr16O+............... 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 NO2; 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 RPq 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 RPq 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) Ni 50 µg L-1; b) Ni 50 µg L-1 + Ca e Ti 100 µg L-1; c) HNO3 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 1.18: 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 55Mn16O+; azul claro, condições nas quais é possível formar 55Mn16O+; branco, condições em que não se forma 55Mn16O+; b) Superfície de resposta obtidas da Fig2.2a ........................................................................................ 79 Figura 2.3: Curva analítica obtida para o íons 55Mn16O+.............................. 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 56Fe16O+; azul claro, condições nas quais é possível formar 56Fe16O+; branco, condições em que não se forma 56Fe16O+; b) Superfície de resposta obtida da Figura 2.4a................................................................................................ 81 Figura 2.5: Curva analítica obtida para o íons 56Fe16O+............................... 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 58Ni16O+; azul claro, condições nas quais é possível formar 58Ni16O+; branco, condições em que não se forma 58Ni16O+; b) Superfície de resposta obtidas da Fig2.6a......................................................................................... 83 Figura 2.7: Curva analítica obtida para o íons 58Ni16O+................................ 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 53Cr16O+; azul claro, condições nas quais é possível formar 53Cr16O+; branco, condições em que não se forma 53Cr16O+; b) Superfície de resposta obtidas da Fig7a............................................................................................ 86 Figura 2.9: Curva analítica obtida para o íons 53Cr16O+................................ 86 Figura 2.10: Resultado da otimização para o formação de 37Cl16O2

+........... 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 3.11: Espectros de µXRF EDS da “região 2”das CNH’s: a) Verdadeira e b) Falsa.................................................................................... 111 Figura 3.12: Espectros de µXRF EDS da “região 3”das CNH’s: a) Verdadeira e b) Falsa.................................................................................... 112 Figura 3.13: Espectros de LA-ICP-MS da “região 1” para as CNH’s: a) verdadeira e b) falsas.................................................................................... 113 Figura 3.15: Espectros de LA-ICP-MS da “região 2” para as CNH’s: a) verdadeira e b) falsas.................................................................................... 114 Figura 3.15: 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 Equação 1.2: Equação de redução do Fe3+ no complexo NaCoII[FeIII(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 NH3 ....................................... 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. Resultados 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 55Mn via 55Mn16O+.................................................... 79 2.4.2. Determinação de 56Fe via 56Fe16O+..................................................... 81 2.4.3. Determinação de 58Ni via 58Ni16O+....................................................... 83 2.4.4. Determinação de 53Cr via 53Cr16O+...................................................... 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

22

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)

23

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

24

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,

25

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 35Cl e 37Cl, no íon

ClO3-; de maneira análoga, para os íons ClO4

-, as razões massa/carga foram 99 e

101, e, além disso, os aglomerados iônicos [Na(ClO3)2]- e [Na(ClO4)2]

- foram

detectados nos substratos. Para os nitratos, as razões escolhidas foram 63,

referente ao íon NO3-, 125 e 147, referente aos aglomerados iônicos [H(NO3)2]

- e

[Na(NO3)2]-, respectivamente. Para os sulfatos, os íons m/z = 97, referente ao

aglomerado [HSO4]-, 195, representando o aglomerado [HSO4(H2SO4)]

-, 217,

referente ao aglomerado [NaSO4(H2SO4)]-, e 239, referente ao aglomerado

[NaSO4(Na2SO4)]-. 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,

identificado como o agregado iônico [24Mg(NO3)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

26

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

para o NH4NO3/ANFO, 1052 cm-1 para o KNO3, 1068 cm-1 para o NaNO3, 1050 cm-1

para o Ca(NO3)2, e 1062 cm-1 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

27

massas com ionização por dessorção de matriz assistida por laser (MALDI, do

inglês: matrix 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. 5cm2 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

28

da mesma forma. As análises elementares foram realizadas com um ICP-MS de alta

resolução. Os isótopos monitorados nos extratos ácidos foram: 7Li+, 9Be+, 24Mg+, 27Al+, 39K+, 44Ca+, 51V+, 53Cr+, 55Mn+, 57Fe+, 59Co+, 62Ni+, 65Cu+, 66Zn+, 85Rb+, 88Sr+, 133Cs+, 138Ba+, 208Pb+ e 238U+. 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 25Mg+, 27Al+, 55Mn+, 57Fe+, 88Sr+ e 137Ba+. 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,

29

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

30

(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

31

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.

32

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.

33

Capítulo 1: Avaliação do chá de fitas como uma

droga bizarra de abuso

34

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).

35

(a) (b) (c)

Figura 1.1: Estrutura básica de a) benzodiazepínicos, onde “X” pode ser tanto halogênio quanto NO2; 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

36

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).

37

(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.

38

(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

39

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.

2 SCN 2 H O 2 COC (Eq 1.1)

a)

b)

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)

Entre as técnicas instrumentais, os métodos de separação acoplados à

espectrometria de massas vêm sendo muito utilizados na determinação de drogas e

seus metabólitos. Anzillotti et al. (2014) desenvolveram o método de análise

simultânea de diversas drogas e seus metabólitos em sangue utilizando UHPLC-

MS/MS, empregando a técnica de QuEChERS (sigla, do inglês: Quick, Easy, Cheap,

Effective, Rugged and Safe, de tradução livre para rápido, fácil, barato, eficiente,

robusto e seguro), antecedido de hidrólise enzimática, para pré-concentrar os

analitos e remover interferentes da matriz. Os autores obtiveram limites de detecção

variando entre 0,05 e 10 ng mL-1. Entretanto, para alguns compostos, o efeito matriz

foi relativamente alto, atingindo supressão de cerca de 70% do sinal analítico para

prazepam, e aumento de, aproximadamente, 50% no sinal para zaleplon. As

recuperações sempre muito variáveis, desde 25% para 6-monoacetilmorfina até 99%

para cetamina.

40

Yanes e Lovett (2012), utilizaram a técnica de UHPLC-MS/MS para

determinar canabinóides sintéticos e seus metabólitos em urina humana, utilizando a

técnica de extração líquido-líquido assistida por sal (SALLE, do inglês: Salting out

assisted liquid liquid extraction). Os autores não apresentam os limites de detecção

e quantificação obtidos, porém, o efeito matriz não alterou em mais que 20% o sinal

analítico e as recuperações estiveram entre 80 e 100%.

Magalhães et al. (2013) utilizaram a extração sólido-líquido com partição à

baixa temperatura (SLE-LTP, do inglês: solid liquid extraction with low temperature

partition) para determinar cocaína em fígado post-mortem utilizando GC-MS sem

derivatização. Para avaliar o efeito matriz, fígados humanos sem cocaína e fígados

bovinos foram empregados, e as curvas de calibração foram obtidas utilizando a

técnica de compatibilização de matriz. Os autores obtiveram recuperações entre

71,2 e 73,8%, e o limite de detecção de 6600 ng g-1(Magalhães et al., 2013).

A matriz fígado foi escolhida, pois a cocaína é metabolizada neste órgão,

gerando: 1) éster de metilecgonina, quando metabolizada por colinesterases

sanguíneas ou transferases hepáticas, 2) benzoilecgonina, por hidrólise natural ou

ação de carboxilesterases, 3) cocaetileno, por transesterificação quando a cocaína é

consumida com etanol, e 4) norcocaína, pela ação de enzimas do citocromo P450.

Mesmo após a morte, a cocaína continua a ser metabolizada para benzoilecgonina

no fígado (Magalhães et al., 2013; Passagli, 2011). As fórmulas estruturais dos

metabólitos de cocaína estão representadas na Figura 1.7.

41

Figura 1.7: Produtos de biotranformação da (a) cocaína por: rota I - carboxilesterases 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.

Badoud et al. (2010), determinaram 103 diferentes substâncias de doping,

entre estimulantes, narcóticos, β-bloqueadores e diuréticos, em urina, usando

extração em fase sólida para pré-concentrar os analitos e remover o efeito matriz.

Os analitos foram separados de acordo com suas propriedades ácido-base,

mudando o modificador (NH3 para básicos e neutros; HCl para ácidos) do solvente

de eluição (metanol) e quantificando-os empregando a técnica de UHPLC-MS/MS.

Os autores aplicaram este método de extração para quantificação de agentes de

doping em uma amostra real, observando o composto efedrina, na concentração de

29,6 ± 1,8 µg mL-1. A mesma amostra apresentou a concentração de 30,9 ± 2,8 µg

42

mL-1, determinada por cromatografia à gás com detector de massas, valores que

podem ser considerados iguais ao nível de 95% de confiança pelo Teste t de

Student.

Também para a determinação de drogas, Oiye et al. (2009) desenvolveram, a

partir da técnica de voltametria cíclica, um método para quantificar cocaína em

amostras apreendidas pela polícia. Para isso, utilizaram um eletrodo de trabalho de

disco de platina modificado com CoCl2, K3[Fe(CN)6] e NaClO4, outro de Ag/AgCl

saturado com KCl como eletrodo de referência e um contra eletrodo de espiral de

platina, em um potenciostato com uma cela eletroquímica convencional. As

amostras eram dissolvidas em solução de NaClO4 em acetonitrila e a determinação

acontecia pela supressão de sinal causada pela formação de complexo de Co2+ com

cocaína, bloqueando a mobilidade de Na+ impedindo a transferência de elétrons e,

consequentemente, impedindo a redução de Fe3+ para Fe2+, como mostrado na

Equação 1.2.

NaCoFeCN + Na + e Na CoFeCN (Eq. 1.2)

Algumas drogas acabam tendo de custo elevado, levando pessoas

dependentes a procurar alternativas mais baratas para manter seus vícios, como

sais de banho (Jerry et al. 2012), incenso (Jerry et al. 2012; Spaderna et al. 2013) e

cogumelos (Appendino e Taglialatela-Scafati, 2014; Brvar et al. 2006).

Sais de banho apresentam diversas substâncias em sua composição, como

3,4-metilenodioxipirovalerona (MDPV), substância inibidora da reabsorção de

dopamina e norepenifrina, agindo como estimulante. Apesar de não ser reconhecida

pela FDA (Sigla do inglês: Foods and Drugs Administration, a agência

estadunidense de regulamentação de alimentos e fármacos), esta substância é

análoga a pirovalerona, utilizada para o tratamento de fadiga crônica. Além de

MDPV, é possível também encontrar mefedrona, que atua como inibidor de

reabsorção de monoaminas, aumentado os níveis de dopamina, serotonina e

norepenifrina nas sinapses neurais (Jerry et al. 2012). As fórmulas estruturais de tais

compostos estão presentes na Figura 1.8

43

(a) (b) (c)

Figura 1.8: Fórmula estrutural de a) 3,4-metilenodioxipirovalerona, b) pirovalerona e c) mefedrona.

Observando a Figura 1.8 e comparando as estruturas apresentadas na Figura

1.2, pode-se notar a similaridade estrutural dos compostos (um anel aromático

ligado por dois carbonos a um nitrogênio). A 3,4-metilenodioxipirovalerona ainda

possui dois oxigênios ligados nas posições 3 e 4 da ramificação carbono-carbono-

nitrogênio, assim como a dopamina e norepenifrina, o que faz com que tais

substâncias atuem na liberação pre-sináptica de tais monoaminas, assim como

causam a inibição de sua reabsorção, aumentando, assim, sua concentração no

cérebro (Jerry et al., 2012).

Incensos, também chamados de spice (uma mistura de ervas aromáticas com

especiarias), possuem canabinóides sintéticos que, embora o nome sugira sua

derivação de substâncias presentes na Cannabis sativa (maconha), na realidade,

derivam de substâncias formuladas e sintetizadas em laboratório para interagir com

seus receptores produzindo efeitos psicotrópicos. Seus efeitos são mais duradouros

que os do THC e, além disso, podem causar agitação, ansiedade, disforia, pressão

arterial elevada, alucinações, náusea, paranoia e taquicardia (Jerry et al. 2012;

Spaderna et al. 2013). Na Figura 1.9 podemos observar a estrutura de um

canabinóides sintético.

Figura 1.9: Fórmula estrutural de um canabinoide sintético, JWH-018.

Cogumelos do gênero Psilocybe, também conhecidos como “cogumelos

44

mágicos”, possuem psilocina e psilocibina, apresentados na Figura 1.10,

substâncias alucinógenas. Os usuários podem cultivar os cogumelos em casa

consumindo-os crus ou na forma de infusões. Psilocina e psilocibina são triptaminas

e, devido à sua semelhança estrutural com a serotonina, podem interagir com vários

subtipos de receptores deste neurotransmissor. A estimulação destes receptores no

cérebro é associada com sensações alucinógenas, mas são geralmente

acompanhadas por sintomas periféricos como taquicardia, hipertensão, náuseas,

vômitos e tremores (Appendino e Taglialatela-Scafati, 2014).

(a) (b)

(c) (d)

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).

Cogumelos do gênero Amanita muscaria (cogumelo similar ao encontrado na

série de jogos eletrônicos da franquia “Super Mario” da Nintendo®) apresentam

substâncias derivadas do isoxasol, como ácido ibotênico, muscimol e muscazona,

além da toxina muscarina, que podem ser observados na Figura 1.11. Ácido

ibotênico é conhecido por agir nos receptores de ácido glutâmico, no sistema

nervoso central, e produzir efeitos estimulantes; o muscimol age nos receptores de

GABA e tem ação depressora. A muscazona e a muscarina têm menor atividade

farmacológica. A ingestão deste cogumelo pode causar confusão, tontura, cansaço,

alterações de percepção visual e auditiva, distorção do espaço, perda da noção de

tempo, euforia, depressão, ansiedade, ilusões e alucinações visuais e auditivas

45

(Brvar et al., 2006).

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

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).

No Brasil, uma droga vem sendo consumida, chamada de “bomba atômica”

cujo preparo é, de fato, uma infusão feita com a fita magnética de K7 e VHS, e vem

sendo consumida por usuários de drogas, principalmente viciados em crack, que

buscam alucinógenos baratos em lixeiras, onde encontram as fitas. Sabe-se da alta

toxicidade ao organismo causada pelos metais pesados presentes nestes materiais,

porém, pouco se sabe a respeito dos compostos orgânicos possivelmente lixiviados

juntos, durante a fervura das fitas. Além do problema toxicológico, relata-se que os

usuários da infusão tornam-se extremamente agressivos, tornando-se também um

problema social (José Augusto Chrispim, 2011; “Novo vício: chá de pilha e fita”,

2011).

Pesquisando na internet é possível encontrar em blogs e afins relatos de

pessoas que dizem ter feito o uso destas infusões, além de diversos modos de

preparo. Na Figura 1.12, estão algumas capturas de tela destes relatos sobre os

efeitos do chá de fitas e o passo-a-passo para fazê-lo, também são ditos os riscos

da ingestão de metais pesados como chumbo e mercúrio (José Augusto Chrispim,

2011; “Novo vício: chá de pilha e fita”, 2011).

46

a)

b)

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)

47

1.2. Objetivos específicos do capítulo

O objetivo deste capítulo é avaliar o mito do chá de fitas como droga de

abuso, utilizando a técnica de espectrometria de massas com plasma indutivamente

acoplado (ICP-MS) para a identificação e quantificação de elementos

potencialmente tóxicos, como o chumbo e o mercúrio, elementos que caracterizam o

mito, além de outros que possam estar presentes na infusão. Além disso, compostos

orgânicos que possam ser lixiviados durante o processo de fervura serão

caracterizados utilizando a técnica de espectrometria de massas com ressonância

ciclotrônica de íons e transformada de Fourier (FT-ICR-MS/MS), buscando

substâncias com possíveis efeitos psicotrópicos.

48

1.3. Parte Experimental

1.3.1. Reagentes e soluções

Todas as soluções foram preparadas com água deionizada (ρ ≥ 18,2 MΩ cm)

a partir de um sistema Milli-Q (Milipore, Billerica, MA, EUA). Fitas K7 e VHS foram

compradas em lojas locais de segunda-mão. Padrões elementares de manganês,

chumbo, mercúrio, cobalto, níquel, cromo, cálcio e titânio, e um multielementar,

foram utilizados para as análises em ICP-MS e ICP OES. Argônio líquido (White

Martins, Brasil) foi empregado para ambos equipamentos. Metano (White Martins,

Brasil) foi empregado na cela de reação e colisão do ICP-MS para as determinações

Mn, Cr e Ni.

Ácido nítrico (Merck, Darmstadt, Alemanha), destilado em um sistema de sub

ebulição (Berghof, Alemanha), foi empregado para a análise elementar, e ácido

fórmico e metanol de grau HPLC (Burdick & Jackson, Muskegon, MI, EUA) foram

utilizados nas avaliações por FT -ICR-MS / MS.

1.3.2. Instrumentos

As análises elementares foram realizadas em um ICP-MS Perkin Elmer ELAN

DRC-e. Os parâmetros de funcionamento do ICP-MS foram diariamente ajustados e

verificados como recomendado pelo fabricante usando soluções de Mg, In, Ce e U

(1 µg L-1) e Ba (10 µg L-1), para a obtenção de razões das contagens CeO+/Ce+ e

Ba2+/Ba+ inferiores a 3%, assim como contagens dos íons Mg+, In+ e U+ maiores do

que 5000, 25000 e 20000, respectivamente. A Tabela 1.1 resume as condições

instrumentais utilizados para o ICP-MS.

49

Tabela 1.1: Condições de operação do ICP-MS. Parâmetros instrumentais

Câmara de nebulização Ciclotrônica Nebulizador Concêntrico

Potência de radiofrequência / W 1200 Vazão de Ar no nebulizador / L min−1 0.73 – 0.80 Vazão auxiliar de Ar / L min−1 1.2 – 1.3

Medidas Modo de leitura Peak hoping

Tempo de espera (Dwell time) / ms 50 Tempo de atraso (Delay time) / ns 60

Varreduras 5 Tempo de integração / ms 1000

Replicatas 5

Para comparação dos resultados, foi utilizado um espectrômetro de emissão

óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES) Icap6000, Thermo Scientific

(Bremen, Alemanha). Os parâmetros de análise (potência do plasma e vazão de

nebulização) foram otimizados antes das determinações.

Um equipamento de FT-ICR MS Thermo Scientific, (Bremen, Alemanha) foi

usado para avaliar as possíveis espécies orgânicas presentes nas infusões. A

Tabela 1.2 resume as principais condições FT-ICR-MS. Para o tratamento de dados,

software Xcalibur® 2.0 (Thermo Scientific) foi empregado.

Um forno de micro-ondas caseiro CCE (São Paulo, SP, Brasil) e uma chapa

de aquecimento Corning (Corning, NY, USA) foram empregados para o preparo das

infusões.

50

Tabela 1.2: Condições instrumentais do FT-ICR-MS. Parâmetro Valor

Tipo de fonte ESI Temperatura do capilar / ºC 280 Voltagem da fonte / kV 3.6 Corrente da fonte / µA 100 Voltagem do capilar / V 12 Tube Lens / V 85 Skimmer Offset / V 0 Voltagem da lente 0 / V -5.5 Compensação do multipolo 0 / V -6 Voltagem da lente 1 / V -38 Compensação da lente /V -34 Compensação do multipolo 1 / V: -9.5 Lente frontal / V -6.75

1.3.3. Preparo das infusões

As tiras magnéticas de uma fita K7 (massa variando de 4 a 10 g das tiras

integrais) ou de fita VHS (pedaços de fita magnética, com cerca de 4 g) foram

colocadas em um béquer , adicionados 200mL de água deionizada, após coberto

com um vidro de relógio, o béquer foi aquecido em uma placa para esta finalidade

até a ebulição do conteúdo. Após 5 min, o aquecimento foi interrompido, seguido do

resfriamento da infusão em temperatura ambiente.

O outro preparo realizado em forno de micro-ondas, as misturas foram aquecidas

por igual tempo, porém com a interrupção a cada 30 s para misturar a infusão com

bagueta de vidro, a fim de prevenir a ebulição intensa, impedindo seu derramamento

no interior do forno. Assim como a primeira, esta infusão também foi resfriada à

temperatura ambiente.

Após esfriarem, as infusões foram filtradas e o volume completado até 250 ml

com água deionizada em um balão volumétrico. Estas infusões foram diluídas pelo

menos 5 vezes em solução de ácido nítrico 1% (v/v) e analisadas por ICP-MS e ICP

OES. Para FT-ICR-MS/MS, infusões foram diluídas 1:1 (v / v) usando solução de

ácido fórmico 0,1% (v / v) em metanol.

51

1.4. Resultados e Discussões

1.4.1. Análise semi-quantitativa empregando a ferramenta “total quant”

Elementos metálicos foram avaliados por ICP-MS utilizando a ferramenta

"Total-quant" do equipamento. Em tal análise, apenas um padrão foi utilizado e as

concentrações de elementos nas amostras foram estimadas por comparação com as

suas contagens observadas para o padrão. Estes resultados podem ser, no entanto,

super ou subestimados, mas dão perspectivas sobre a presença ou ausência dos

analitos nas amostras.

Os resultados mostraram uma alta presença de Mn na infusão K7, bem como

quantidades substanciais de cobalto, cromo e níquel. Embora não tenha sido

possível detectar chumbo e mercúrio, estes elementos também foram avaliados no

modo quantitativo por caracterizarem o mito em torno dos efeitos ou toxicidade de

tais infusões.

1.4.2. Otimização da cela de reação e colisão para a determinação simultânea dos

elementos

Inicialmente, uma solução contendo 50 µg L-1 de Cr, Ni, Mn (analitos) e Ca e

Ti (interferentes) foi utilizada na otimização da cela de reação e colisão do

equipamento de ICP-MS. Os isótopos selecionados para a determinação, suas

abundâncias naturais e possíveis interferentes poliatômicos estão apresentados na

Tabela 1.3.

Tabela 1.3: Elementos, seus respectivos isótopos e possíveis interferentes.

Elemento Isótopo Abundância natural* (%)

Possíveis interferentes poliatômicos

Cr 52Cr 83,789 40Ar12C 53Cr 9,501 40Ar13C

Mn 55Mn 100 40Ar14NH

Ni

60Ni 26,223 44Ca16O, 43Ca16OH 61Ni 1,14 44Ca16OH 62Ni 3,634 46Ca16O, 46Ti16O

* De acordo com a IUPAC (Meija et al., 2016)

Estes isótopos foram escolhidos por não apresentarem interferência isobárica

com outros elementos. Os demais isótopos apresentam isóbaros, como, por

52

exemplo: 54Cr e 54Fe; 58Ni e 58Fe. O isótopo 58Ni é o mais abundante naturalmente,

ca. 68,077%, segundo a IUPAC. Para a determinação nestes casos, o ideal seria

utilizar equipamentos de alta resolução, porém, o equipamento empregado

apresenta resolução unitária, dificultando a determinação de isóbaros.

A Figura 1.13 apresenta os resultados das contagens obtidas na otimização

das condições de RPq e vazão de metano na cela de reação e colisão.

(a) (b) Figura 1.13: Contagens para os isótopos variando (a) a vazão de metano na cela, mantendo RPq constante a 0,7; (b) RPq da cela mantendo a vazão de metano constante a 0,5 mL min-1.

Para visualizar melhor o efeito dos parâmetros nas contagens obtidas,

obteve-se a razão entre as contagens obtidas do isótopo mais leve e as do mais

pesado, e essa razão foi dividida pela razão teórica de acordo com a IUPAC. O

manganês não foi avaliado dessa maneira por ser monoisotópico. Os resultados

estão apresentados na Figura 1.14.

53

(a) (b) 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 RPq da cela mantendo a vazão de metano constante a 0,5 mL min-1.

Era esperado que as razões fossem iguais 1. Variando a vazão de metano,

pôde-se observar valores mais próximos a 1, indicando que a variação não causa

discriminação de massa entre os isótopos. Entretanto, quando se variou o RPq,

observou-se que os valores se distanciaram muito de 1. Uma faixa entre 0,6 e 0,8 foi

mais próxima ao valor unitário.

Apesar do equipamento utilizado não ser o mais adequado para análise de

distribuição isotópica, este estudo permitiu selecionar valores para se realizar uma

otimização multivariada 22 com ponto central. Os valores utilizados para a

otimização encontram-se na Tabela 1.4. Nesta etapa, optou-se apenas pelos

elementos Ca, Ti e Ni, uma vez que os dois primeiros interferem no terceiro. Cr e Mn

apresentam apenas interferências devido à formação de compostos poliatômicos de

Ar.

Tabela 1.4: Valores empregados na otimização da cela dinâmica de reação e colisão do equipamento de ICP-MS.

Experimento Vazão (V) de CH4/ mL min-1 RPq / u. a.

1 0,4 (-) 0,6 (+) 2 0,4 (-) 0,8 (+) 3 0,8 (+) 0,6 (+) 4 0,8 (+) 0,8 (+)

5 (Ponto Central) 0,6 (0) 0,7 (0)

54

Os experimentos consistiram em quinze leituras de três soluções padrões: Ca

100 µg L-1 + Ti 100 µg L-1; Ni 50 µg L-1; Ca 100 µg L-1 + Ti 100 µg L-1 + Ni 50 µg L-1;

todas preparadas em HNO3 1%(v/v), que também foi empregado como branco

analítico. Cada solução foi analisada nas cinco condições [(V-,RPq-); (V-,RPq+);

(V+,RPq-); (V+,RPq+) e (V0, RPq0)]. Para verificar a melhor condição para a

determinação de 60Ni+, duas avaliações foram realizadas: na primeira, os valores

médios das contagens obtidos para as soluções de Ni em cada condição de cela

foram comparados com aqueles obtidos para a solução contendo Ni, Ca e Ti, no

sentido de verificar em qual condição os interferentes não causariam um aumento

significativo do sinal analítico; na segunda, realizou-se uma comparação entre as

médias das contagens obtidas para a solução, contendo apenas os interferentes Ca

e Ti, com àquelas obtidas para solução de HNO3 1% (v/v). Essa solução foi utilizada

como branco analítico, para observar em qual condição tais interferentes não

causariam um aumento significativo do sinal do branco, o que poderia afetar os

limites de detecção e quantificação. As superfícies de resposta estão apresentadas

na Figura 1.15.

Embora para a condição (V-,RPq-) tenham sido obtidas as maiores contagens,

na condição (V0, RPq0), para o 60Ni+, não houve diferenças significativas, em nível de

95% de confiança, tanto para o analito, quanto para o branco na presença e

ausência dos interferentes. Os testes realizados foram o teste F para as variâncias e

o teste t de Student para as médias.

55

(a) (b)

(c) (d)

Figura 1.15: Superfície de resposta para m/z=60 com as soluções de: a) Ni 50 µg L-1; b) Ni 50 µg L-1 + Ca e Ti 100 µg L-1; c) HNO3 1% (v/v) e d) Ca e Ti 100 µg L-1.

Para determinar qual seria a melhor condição, um teste de exatidão foi

realizado para avaliar o desempenho da cela de reação e colisão nas duas

condições. O material certificado escolhido foi o NIST-SRM 1643e – Trace elements

in water (Ca = 32,3 ± 1,1 mg L-1; Cr = 20,40 ± 0,24 µg L-1; Mn = 38,97 ± 0,45 µg L-1;

Ni = 62,41 ± 0,69 µg L-1). A escolha deste material para o uso justifica-se por

apresentar uma alta concentração de Ca, que é um dos interferentes na

determinação de Ni. Os resultados encontram-se na Tabela 1.5.

56

Tabela 1.5: Resultados obtidos para Mn, Ni and Cr após otimização da cela do ICP-MS.

Condição V-, RPq- V0, RPq0

Isótopo 55Mn 60Ni 52Cr 55Mn 60Ni 52Cr Inclinação 2013,9 202,2 789,1 1353,3 129,2 504,4

r 0,9997 0,9991 0,9999 0,9983 0,9979 0,9982 LQ*

/ µg L-1 0,41 0,28 0,079 0,27 0,44 0,12

Certificado / µg L-1

38,97 ± 0,45

62,41 ± 0,69

20,40 ± 0,24

38,97 ± 0,45

62,41 ± 0,69

20,40 ± 0,24

Encontrado / µg L-1

58 ± 1 120 ± 5 43 ± 1 36± 2 79 ± 4 23± 2

Exat. / % 148,4 192,8 208,8 91,48 127,3 115,8 *Calculado conforme recomendações da IUPAC (Apesentado na Equação 1.3).

O cálculo do limite de quantificação (LQ) foi realizado de acordo com

recomendação da IUPAC (Gonzáles e Herrador, 2007; IUPAC, 2014), apresentado

na Equação 1.3

LQ ="# $ %&

' (Eq. 1.3)

Onde:

‒ sb = estimativa do desvio padrão do branco da curva analítica, no

mínimo de 10 medidas;

‒ a = coeficiente angular da curva analítica.

Observando a Tabela 1.5, nota-se que as melhores recuperações foram

obtidas para o ponto central, com exceção do Ni. O fabricante do equipamento

sugere o uso de uma equação de correção para a determinação de Ni na razão

massa/carga 60 (apresentada na Equação 1.4). Os resultados estão apresentados

na Tabela 1.6.

C#()* +,,-.,--01234 5⁄ 7.,8,,,,-9134 5⁄ 7:0;

(Eq. 1.4)

Onde:

57

− C#() = contagens corrigidas para 60Ni;

− Cm/z=60 = contagens sem correção em m/z = 60;

− Cm/z=43 = contagens em m/z = 43 (43Ca).

Tabela 1.6: Resultados obtidos para Ni aplicando a Equação de Correção.

Condição V-, RPq- V0, RPq0

Inclinação 770,3 492,5 r 0,9991 0,9979

LQ* / µg L-1 0,75 0,44 Concentração certificada / µg L-1 62,41 ± 0,69 62,41 ± 0,69 Concentração encontrada / µg L-1 106 ± 5 69 ± 4

Exatidão / % 169,5 111,0 *Calculado conforme recomendações da IUPAC.

Observando as Tabelas 1.5 e 1.6, nota-se que a melhor condição de cela de

reação e colisão para a determinação simultânea de Ni, Mn e Cr é uma vazão de

metano de 0,6 mL min-1 e um RPq de 0,7, pois nessa condição a exatidão

apresentou-se dentro da faixa do aceitável (entre 80 e 120%, de acordo com

Gonzáles e Herrador (2007)).

Além desses elementos, a análise no modo “Total quant” apontou a presença

de Co nas infusões, que não necessita de uso de cela de colisão. Além disso, Hg e

Pb que são os elementos principais do mito, também não apresentam a necessidade

de cela de reação e colisão na sua determinação. A exatidão foi determinada

usando o material certificado escolhido, que foi o NIST-SRM 1643e – Trace

elements in water (Co = 27,06 ± 0,32 µg L-1, Pb = 19,63 ± 0,21 µg L-1). O mercúrio

não tem valor certificado neste material. Os resultados estão apresentados na

Tabela 1.7.

58

Tabela 1.7: Resultados de obtidos para Pb, Hg e Co.

Elemento Pb Hg Co

Isótopo 208Pb 202Hg 59Co Abundância natural / % 52,4 29,86 100

Inclinação 29377,17 3908,34 24708,38 r 0,9994 0,9998 0,9991

LQ* / µg L-1 0,066 0,059 0,011 Concentração certificada

/ µg L-1 19,63 ± 0,21 --- 27,06 ± 0,32

Concentração encontrada / µg L-1

19 ± 2 --- 26 ± 3

Exatidão / % 97,69 --- 97,93 *Calculado conforme recomendações da IUPAC.

Observando a Tabela 1.6, nota-se que as recuperações para chumbo e

cobalto em análises sem utilizar a cela de reação e colisão dentro da faixa aceitável

para teste de exatidão (Gonzáles e Herrador, 2007).

1.4.3. Quantificação dos elementos nas infusões:

Para comparação, infusões preparadas com fervura convencional e com

aquecimento em um forno de micro-ondas doméstico foram analisadas por ICP-MS.

Nessa etapa, apenas Mn e Co foram determinados, pois são elementos que podem

dar veracidade ao mito sobre chá de fitas. Os resultados estão apresentados na

Figura 1.16.

a)

b)

Figura 1.16: Comparação da eficiência de extração entre aquecimento convencional e por radiação micro-onda para infusões de fitas a) K7 e b) VHS.

Observando a Figura 1.16, observa-se que o aquecimento por radiação

micro-onda apresentou menor eficiência de extração comparada com o aquecimento

convencional. Uma possibilidade é a de que, durante o aquecimento, a mudança de

59

densidade da água fazia com que as fitas flutuassem, diminuindo o contato com o

solvente. No aquecimento convencional, era possível agitar constantemente as fitas

com um bastão de vidro, o que melhorava o contato. Dentro do forno micro-ondas

não era possível essa agitação constante, fazendo com que a área de contato entre

a amostra e o solvente diminuísse significativamente. Mesmo com a agitação a cada

30 s, durante o intervalo dentro do forno, acontecia a separação entre a fita e a

água, ficando a fita fora da água, por muitas vezes. Por isso, apenas as infusões

preparadas por fervura convencional foram analisadas.

As infusões foram diluídas 5 vezes, no mínimo, e as concentrações

determinadas em ICP-MS. Os resultados estão apresentados na Tabela 1.8.

Chumbo e mercúrio estão abaixo do limite de quantificação para todas as

infusões (0,33 µg L-1 e 0,30 µg L-1, respectivamente), e, por consequência, abaixo

dos valores permitidos para água potável (10 µg L-1 e 6 µg L-1, respectivamente

(Guia da qualidade para água potável , 2011; Portaria No 2914, 12 de Dezembro

2011, 2011)). Cobalto não apresenta limites para água potável.

Nas infusões de fita K7, o Mn foi verificado em concentrações bem acima

daquelas permitidas para água potável. A intoxicação por Mn causa Manganismo,

doença similar à Doença de Parkinson, pois ambas causam bradicinesia (lentidão

nos movimentos) e rigidez generalizada. Outras características do manganismo são

a frequente distonia (contrações involuntárias ou espasmos musculares), propensão

para cair de costas e uma postura própria de caminhar conhecida como "andar de

galo" (em inglês: cock walk) que pode ser descrita pelo andar com nas pontas dos

pés, cotovelos dobrados e coluna ereta. Outras complicações de saúde causadas

pela exposição a Mn são de fundo hematológico, endócrino, podendo, também,

alterar o sistema reprodutor masculino (Santamaria, 2008). Além disso, Al-Zubaidy e

Mohammad (2013) observaram o aumento do tempo de imobilidade tônica e latência

de movimentos em frangos após a injeção intramuscular de solução de Mn. A

intoxicação por Mn pode ser a causa do efeito letárgico descrito por usuários do “chá

de fita”.

60

Tabela 1.8: Concentração dos elementos nas infusões obtidos por ICP-MS.

Infusão Concentração / µg L-1

Mn Cr Ni Co

K7 1.1 2085 ± 42 2,4 ± 0,4 <LQ 3,11 ± 0,08 K7 1.2 1927 ± 31 2,6 ± 0,3 <LQ 3,24 ± 0,04 K7 1.3 2105 ± 38 2,2 ± 0,1 <LQ 3,1 ± 0,1 K7 1.4 2010 ± 42 <LQ <LQ 3,0 ± 0,1 K7 1.5 2151 ± 73 5,4 ± 0,6 <LQ 3,18 ± 0,01

VHS 1.1 6,2 ± 0,6 <LQ <LQ 3,47 ± 0,04 VHS 1.2 8,9 ± 0,8 <LQ <LQ 9,6 ± 0,3 VHS 1.3 9±1 <LQ <LQ 8,8 ± 0,4 VHS 1.4 9,8±0,7 2,3 ± 0,3 <LQ 12,6 ± 0,1 VHS 1.5 9,2 ± 0,5 2,2 ± 0,2 <LQ 11,6 ± 0,3 K7 2.1 1722 ± 22 <LQ 172 ± 3 6,1 ± 0,1 K7 2.2 1054 ± 23 <LQ 9 ± 1 2,8 ± 0,1 K7 2.3 908 ± 7 <LQ 303 ± 11 4,0 ± 0,1 K7 2.4 711 ± 9 <LQ 14 ± 2 22,8 ± 0,3 K7 2.5 2008 ± 18 <LQ 182 ± 4 17,4 ± 0,3

VHS 2.1 <LQ 752 ± 34 <LQ 11,2 ± 0,3 VHS 2.2 <LQ 691 ± 13 <LQ 13,1 ± 0,2 VHS 2.3 <LQ 695 ± 19 <LQ 12,5 ± 0,1 VHS 2.4 <LQ 547 ± 19 <LQ 11,2 ± 0,1 VHS 2.5 <LQ 668 ± 13 <LQ 12,0 ± 0,4

LQi 1,35 0,60 2,2 0,055 VMPii 100iii / 400iv 50 70 --

i LQ = 5 * LQ determinado na curva analítica. ii VMP = valor máximo permitido, de acordo com a Organização Mundial da Saúde (Guia da qualidade para água potável, 2011) e Ministério Brasileiro da Saúde (Portaria No 2914, 12 de Dezembro de 2011, 2011). iii Valor organoléptico, de acordo com a Organização Mundial da Saúde (Guia da qualidade para água potável, 2011) e Ministério Brasileiro da Saúde (Portaria No 2914, 12 de Dezembro de 2011, 2011). iv Valor toxicológico, de acordo com a Organização Mundial da Saúde (Guia da qualidade para água potável, 2011) e Ministério Brasileiro da Saúde (Portaria No 2914, 12 de Dezembro de 2011, 2011).

Níquel foi observado acima de limites para algumas infusões de fitas K7

usadas. As variações podem ser atribuídas ao tempo de produção da fita, tempo de

reprodução (tempo de uso) e marca do fabricante. O níquel é um elemento

genotóxico e carcinogênico (Ni e seus sais estão no Grupo 1 de agentes

carcinogênicos), além de atravessar as barreiras da placenta, o que pode prejudicar

o desenvolvimento de fetos, e a hematotesticular, podendo se acumular no fígado,

rins, pulmão e testículos (Murawska-Ciałowicz et al., 2012). Em nível molecular, Ni

61

pode substituir Zn em diversas proteínas, como, por exemplo, a Protamina 2 (P2),

que é responsável pela produção e amadurecimento dos espermatócitos em

mamíferos, o que pode causar infertilidade masculina (Murawska-Ciałowicz et al.,

2012).

Cromo foi encontrado em concentrações acima das permitidas para água

potável em fitas VHS usadas. É um elemento conhecido pelo seu caráter

carcinogênico, sendo o Cr(VI) mais que o Cr(III) (Mamyrbaev et al. 2015). No seu

estado de oxidação 3+, é um micronutriente essencial que auxilia no metabolismo do

colesterol e da glicose, porém, em doses mais altas, pode ser tóxico. Cromo

hexavalente apresenta grande poder em oxidar substâncias como glutationa,

ascorbatos, cisteína, ácido lipóico, frutose e NAD(P)H. Trabalhadores expostos a

Cr(VI) apresentaram desenvolvimento de câncer oral, pulmonar e gastrointestinal, e

estudos demonstraram alterações cromossômicas na medula óssea de ratos

expostos a Cr(VI), além de quebra de cadeias de DNA no cérebro, fígado e

leucócitos (Xu et al., 2015).

O cobalto foi encontrado em todas as infusões. Embora não exista limite para

potabilidade da água para este elemento, foram observados danos na retina e atrofia

no nervo óptico devido ao seu aumento de concentração no sangue (Beskid e

Bartoszewicz, 1968). Além disso, Co2+ é um bloqueador de Ca2+, o que pode

suprimir a comunicação entre fotorreceptores e neurônios de segunda ordem, que é

um processo Ca2+-dependente (Gallemore e Steinberg, 1991). A presença de Co

nas infusões pode ser a responsável pelas visões descritas pelos usuários dessas

drogas (vide Figura 1.12a).

Para confirmar a exatidão, infusões de fitas K7 novas foram analisadas em

um ICP OES. Inicialmente, os valores de radiofrequência da bobina da tocha do ICP

e a vazão auxiliar de Ar foram otimizadas para obtenção do maior sinal analítico. Os

resultados estão apresentados na Figura 1.17.

62

a)

b)

Figura 1.17: Otimização dos parâmetros instrumentais do ICP OES a) Radiofrequência da bobina da tocha e b) vazão de Ar auxiliar.

Observando-se a Figura 1.17, a melhor radiofrequência é de 1300W e a

melhor vazão de Ar é de 0,5 L min-1. Os demais parâmetros estão apresentados na

Tabela 1.9.

Tabela 1.9: Condições analíticas obtidas para a determinação por ICP OES.

Condição Mn Cr Co Ni

λ / nm 257,610 283,563 228,616 221,647 Vazão de nebulização / L min-1 0,5

r 0,9994 0,9997 0,9998 0,9993 Inclinação 211524 37154 10074 10242

LQ* / mg L-1 0,0004 0,002 0,0018 0,0013 *Calculados de conforme recomendações da IUPAC

Apesar da otimização ter sido realizada para os quatro elementos, apenas o

Mn, nas fitas K7, apresentava concentrações suficientes para ser determinado por

ICP OES. Os resultados estão apresentados na Tabela1.10.

Tabela 1.10: Comparação da concentração de Mn (µg L-1) para as infusões de fitas K7, determinados via ICP-MS e ICP OES. Infusão ICP-MS ICP OES Exatidão / % K7 3.1 1888±11 1890±15 99,9 K7 3.2 1697±40 1683±11 100,8

É possível notar na Tabela 1.10 que não há diferença significativa na

concentração de Mn determinada nas infusões de fitas K7 novas, o que corrobora

com a presença de altas concentrações desse elemento nas infusões de fitas K7.

63

1.4.4. Identificação e caracterização de compostos orgânicos

As infusões foram analisadas no equipamento de FT-ICR-MS/MS, com o

objetivo de identificar compostos orgânicos com efeito psicotrópico. Dessa forma, as

infusões foram inicialmente analisadas em sua composição total de íons, e os mais

abundantes fragmentados, com objetivo de identificar sua estrutura. A Figura 1.18

apresenta o espectro de massas total para a infusão K7 1.1.

Figura 1.18: Espectro de massas total obtidos para a infusão K7 1.1, utilizando ESI-FT-

ICP-MS.

Alguns dos íons foram fragmentados com o objetivo de identificar a estrutura

molecular. A Figura 1.19 apresenta a fragmentação para o íon de m/z 241,10450

(C8H13O3N6) observado na Figura 1.18.

Figura 1.19: Espectro de massas (MS/MS) para o íon com m/z = 241,10450.

64

Observando a Figura 1.19 é possível notar que alguns fragmentos são

improváveis de se formarem (e.g. C3HO9, C2HO7N, C2O11), além de erros de massa

superiores a 3 ppm. Tal fenômeno foi observado em todas as infusões para diversos

íons fragmentados, o que, até o momento, não pode oferecer uma confirmação da

presença de compostos orgânicos com ação psicotrópica nas infusões.

65

1.5. Conclusões parciais:

Em relação ao uso de chá de fita como droga de abuso, o mito que o cerca

parece ser plausível, mas não devido à presença dos elementos chumbo e mercúrio

(posto que ambos estão presentes em concentrações inferiores àquelas

consideradas para águas potáveis para consumo humano), e, sim, por identificar as

presenças de manganês - elemento neurotóxico capaz de causar letargia, rigidez

muscular e espasmos involuntários - e de cobalto - que pode causar danos no nervo

óptico e na retina - e também por haver a possibilidade de presença de elementos

carcinogênicos, tal como são o níquel e cromo, os quais, em concentrações acima

àquelas permitidas para água potável, tornam as infusões extremamente perigosas

ao consumo humano.

66

Capítulo 2: Utilização do deslocamento de massa na

determinação de elementos em amostras

de interesse forense

67

2.1. Revisão bibliográfica

Nas determinações realizadas com a técnica de espectrometria de massas

com fonte de plasma indutivamente acoplado, quatro tipos de interferências

“espectrais” devem ser consideradas: 1) a sobreposição espectral isobárica; 2) a

sobreposição espectral de íons poliatômicos; 3) íons multicarregados (normalmente

íons com carga dupla) e 4) contribuição do background (Taylor, 2001).

A sobreposição espectral isobárica, ou, simplesmente, interferência isobárica,

consiste em isótopos de elementos distintos com mesmo número de massa

(isóbaros) (Taylor, 2001). Por exemplo, na razão massa/carga 40 encontramos os

isótopos 40Ca+ e 40Ar+, com as respectivas abundâncias naturais de acordo com a

IUPAC (Meija et al., 2016) de 96,9415 e 99,6035 %. Como o argônio é utilizado para

gerar o plasma, em equipamentos de resolução unitária, não é possível realizar

medições na razão m/z = 40 (Taylor, 2001). Os equipamentos de alta resolução, no

entanto, são capazes de separar tais isóbaros devido ao defeito de massas desses

núcleos (40Ca = 40,078 u.m.a e 40Ar = 39,948 u.m.a.) (Taylor, 2001; Thomas, 2008).

A sobreposição espectral de íons poliatômicos, ou simplesmente interferência

poliatômica, compreende a formação de espécies monocarregadas formadas por

dois ou mais átomos que apresentam a mesma razão m/z do analito. Por exemplo, 56Fe+ tem a interferência poliatômica 40Ar16O+, apresentando os isótopos mais

abundantes de seus respectivos elementos (56Fe= = 91,7540%, 40Ar = 99,6035% e 16O = 99,76206%), e, além do argônio ser utilizado para a formação do plasma, o

oxigênio está presente em alta concentração, pois é constituinte da água e do ácido

nítrico, comumente empregados como solvente nas análises por ICP-MS,

dificultando a determinação desse isótopo. Para resolver tal interferência, emprega-

se a cela dinâmica de reação e colisão, que será explicada mais adiante.

Equipamentos de alta resolução também são capazes de separar essas

interferências devido ao defeito de massa dos núcleos (56Fe = 55,935 u.m.a. e 40Ar16O = 55,957 u.m.a.) (Meija et al., 2016; Taylor, 2001; Thomas, 2008)

A formação de carga dupla é comum em elementos como terras raras,

alcalinos terrosos e alguns metais de transição quando a energia do plasma é

suficiente para atingir o segundo potencial de ionização do elemento, podendo

causar uma interferência positiva. Por exemplo, 132Ba2+, 134Ba2+ e 136Ba2+ interferem,

68

respectivamente, na determinação de 66Zn+. 67Zn+ e 68Zn+, pois apresentam o

mesmo valor de m/z, ou causam interferência negativa, reduzindo a abundância do

íon monocarregado no plasma (Taylor, 2001; Thomas, 2008). Tal interferência é

controlada mantendo-se as condições do plasma para formar menos de 3 % de

carga duplas, utilizando a razão 138Ba2+/138Ba+ como referência, de acordo com as

recomendações do equipamento.

Interferência do background representa a taxa de contagens na ausência de

qualquer espécie com valor de m/z específico. As taxas reais de background

geralmente resultam de íons estranhos, que colidem com o cátodo no multiplicador

de elétrons, os quais não são relacionados com a operação no analisador de

massas na razão m/z de interesse. Devido à alta detectabilidade do ICP-MS e à

constância nas contagens do background, nenhuma correção é necessária; embora

as medidas do background sirvam para diagnosticar problemas relacionados ao

funcionamento do instrumento (Taylor, 2001).

Para remover ou minimizar tais interferências, algumas estratégias podem ser

utilizadas, como o emprego de equipamentos de alta resolução, de equação de

correção, ou da cela dinâmica de reação e colisão. Estas duas últimas já foram

apresentadas no capítulo anterior e serão explicadas neste capítulo.

Como comentado anteriormente, equipamentos de alta resolução são

capazes de separar os interferentes dos analitos pela diferença no defeito de massa

destes. Em tais equipamentos, a separação de íons ocorre baseada na velocidade

de focalização e deflexão magnética. Dessa forma, os íons se separam por

alteração no seu ângulo de deflexão, mudando sua trajetória e causando um

“espalhamento em leque” dos íons, separando-os em relação a sua razão

massa/carga (Taylor, 2001; Thomas, 2008).

Mataveli et al. (2010) empregaram um equipamento de duplo setor para

avaliação de 7Li+, 24Mg+, 27Al+, 31P+, 32S+, 44Ca+, 52Cr+, 55Mn+, 56Fe+, 59Co+, 60Ni+, 63Cu+, 66Zn+, 75As+, 78Se+, 88Sr+, 95Mo+, 111Cd+, 115In+, 118Sn+, +Sn+, 125Te+, 137Ba+, 202Hg+, 208Pb+, 209Bi+ de amostras de semente de soja transgênica e não-transgênica.

Aplicando a resolução média (1:4000), os autores quantificaram os elementos nas

amostras destas sementes, transgênica e não transgênica, e encontraram

concentrações estatisticamente diferentes entre elas para Co, Cu, Fe e Sr. Amostras

69

transgênicas apresentaram maior concentração dos três primeiros elementos,

enquanto nas amostras não transgênica, Sr apresentou maior concentração. Os

autores também realizaram uma extração sequencial de elementos nas frações

lipossolúvel (extraído com hexano:2-propanol), hidrossolúvel (extraído com água

deionizada) e residual (decompondo o resíduo sólido restante do processo de

extração sequencial), encontrando concentrações menores que o limite de

quantificação para as frações lipossolúveis. Para Co, Cu, S, Mg, Mn, Ni, S e Zn, os

autores encontraram concentrações estatisticamente maiores na fração

hidrossolúvel, enquanto que o Sr foi significativamente maior no resíduo; Ca e Fe

não apresentaram concentrações estatisticamente diferentes entre a fração

hidrossolúvel e o resíduo.

Barela et al. (2018) desenvolveram um método para determinação de

elementos-traço em 3 amostras de biodiesel, uma preparada apenas com óleo de

soja e outras duas preparadas com mistura de óleo de soja com gordura bovina e

suína, decompostas com ação de radiação ultravioleta e micro-onda, empregando

um ICP-SF-MS. Depois de decompor as amostras, os autores determinaram 51V+, 52Cr+, 55Mn+, 59Co+, 60Ni+, 63Cu+, 88Sr+, 115In+, 138Ba+, 208Pb+, nos modos de resolução

baixa (R = 300) e média (R = 4000), sendo que 115In+ foi empregado como padrão

interno. Para verificar qual resolução deveria ser utilizada, materiais certificados de

óleos foram empregados, e, em ambos os casos, a recuperação foi considerada

aceitável.

A equação de correção é a forma mais antiga a ser empregada e consiste em

corrigir matematicamente subtraindo a contribuição calculada do interferente no sinal

total na razão massa/carga do íon determinado. Tal contribuição é determinada

pelas abundâncias natural conhecida e medida dos isótopos dos interferentes e

estimando sua contribuição para o sinal do analito (Taylor, 2001; Thomas, 2008).

Por exemplo, na determinação de 60Ni+, a formação do íon poliatômico 44Ca16O+

causa interferência na m/z = 60. Entretanto, devido à distribuição dos isótopos ser

conhecida, existe uma maneira matemática de se descontar o acréscimo do sinal

causado pelo 44Ca16O+, sendo esta a chamada equação de correção. Neste caso,

determina-se, juntamente com o isótopo 60Ni+, o isótopo 43Ca+. Então, aplicando uma

equação já definida pelo fabricante do equipamento, corrige-se o sinal do isótopo 60Ni+. Esse procedimento foi aplicado no Capítulo 1.

70

Rottier e Audétat (2018) empregaram equação de correção para determinar

cloro e enxofre em vidro, minerais e em inclusões de fusão empregando-se ablação

a laser. Em ambos os casos, a correção foi realizada através das contagens do

isótopo 30Si. Para avaliar a exatidão, os autores empregaram amostras

determinadas por outras técnicas em trabalhos anteriores, e as concentrações

observadas aplicando a equação de correção foram mais próximas àquelas

reportadas, do que às observadas sem a sua aplicação.

Krata et al. (2018) empregaram equações de correção para determinar

cádmio e chumbo em amostras de sedimento do rio Vístula, tecido de arenque

(Clupea harengus), tecido de corvo-marinho (Phalacrocorax carbo), e tecido de

bacalhau (Gadus morhua), sendo candidatas a novos materiais certificados de

referência. As amostras foram decompostas e as correções feitas pelas razões

isotópicas dos elementos. Dessa forma, os autores obtiveram, aplicando as

equações de correção, resultados com menores desvios quando comparados com

resultados obtidos por testes interlaboratorias realizados no mesmo estudo.

Konter e Storm (2014) empregaram equações de correção para determinar a

distribuição isotópica de Sr em amostras de rochas, as quais sofrem interferência de

Kr (que está presente como contaminante no argônio) nos isótopos 84 Sr e 86Sr. As

amostras foram decompostas e determinaram-se os elementos. Aplicando-se

diversos algoritmos em programas computacionais e considerando a razão 84Kr/86Kr

= 3,180 (determinada pelos autores), os autores corrigiram os sinais analíticos para

seus analitos.

Galazzi e Arruda (2018) empregaram equação de correção para determinar

zinco utilizando o isótopo 64Zn em raízes, caules e folhas de plantas de soja

transgênica e não transgênica irrigadas com solução de nanopartículas de prata e

íons prata livre com o objetivo de avaliar a influência dessas espécies no transporte

de nutriente na planta. Para corrigir o sinal de 54Zn+, uma equação de correção

empregando isótopo 60Ni+ foi usada pelos autores. Herrera-Agudelo et al. (2017)

utilizaram a mesma equação para avaliar a bioacessibilidade e biodisponibilidade de

Zn em sementes de soja transgênica e não transgênica cultivadas no verão e no

inverno.

71

Outro uso seria o de cela de reação e colisão, que consiste em um

quadrupolo preenchido como um gás reacional (GR), que, controlando a vazão

desse gás e as voltagens aplicadas nas hastes do quadrupolo, os interferentes são

significativamente minimizados por mecanismos de dissociação e transferência de

carga, representados nas Equações 2.1 e 2.2, respectivamente. Um esquema

representativo do funcionamento do quadrupolo está apresentado na Figura 2.1.

→ + (Eq 2.1)

+ → + (Eq 2.2)

Figura 2.1: Esquema básico de funcionamento de uma cela de reação e colisão

Alguns equipamentos utilizam celas de reação com hexapolo ou octapolo, ao

invés de quadrupolo.

Os gases reacionais empregados nos dois casos, além de outros, podem ser

hidrogênio, metano ou amônia. No equipamento utilizado nesta Tese, há

recomendações do fabricante indicando qual o melhor gás para se empregar. Nos

dois casos, ocorre uma redução da razão massa/carga do interferente. Além disso,

controlando a voltagem aplicada nas hastes do quadrupolo, ocorre a

desestabilização da trajetória dos interferentes ao mesmo tempo em que se

estabilizaria a trajetória do analito. As Equações de Mathieu (apresentadas nas Eq.

2.3 e 2.4) correlacionam à voltagem aplicada nas hastes com a estabilidade da

trajetória do íon (Tanner et al., 2002).

72

= 2 − 1

(Eq. 2.3)

= − 1

(Eq 2.4)

onde:

- a e q: parâmetros de estabilidade e desestabilidade da trajetória do íon,

respectivamente;

- n = número de ordem do multipolo (número de par de polos);

- VDC = Voltagem aplicada entre o par de polos;

- VRF = Voltagem de radiofrequência, ou seja, a frequência que a voltagem

alterna nas hastes do quadrupolo;

- m = massa do íon;

- ω= frequência angular do íon;

- r0 = raio da trajetória do íon;

Dessa forma, Lopes Jr et al. (2016) empregaram metano na cela de reação

para determinar Cd, Cu, Fe, Mg, Mn e Zn em sementes de girassol, que foram

irrigadas com solução de cádmio a fim de avaliar a interferência desse elemento na

homeostase da planta, realizando a avaliação das cascas e das amêndoas dessas

sementes separadamente. Além da concentração total dos elementos, os autores

também realizaram a avaliação de metalobiomoléculas, acoplando um sistema

cromatográfico ao ICP-MS. Em trabalho anterior, Lopes Jr et al. (2014) já haviam

utilizado cela de metano para quantificar esses mesmo elementos em raízes, caules

e folhas de plantas de girassol irrigadas com cádmio, para avaliar a influência desse

elemento na translocação de nutrientes na planta.

Sussulini et al. (2018) empregaram cela de reação preenchida com metano

para avaliar a alteração da composição elementar no sangue de pacientes em

tratamento de esquizofrenia com antipsicóticos olanzapina, quetiapina e risperidona.

As amostras foram coletadas no início e após seis semanas de tratamento com os

antipsicóticos. Os resultados mostraram diminuição das concentrações de sódio,

cálcio, potássio e magnésio enquanto as concentrações de zinco, fósforo, ferro e

alumínio aumentaram após o tempo estipulado, sendo que, segundo os autores, já

73

existem estudos anteriores demonstrando correlações entre baixas concentrações

de Zn em soro sanguíneo e cabelo com o desenvolvimento de esquizofrenia.

Galazzi e Arruda (2018) empregaram cela de metano para avaliar Mn, Fe e

Cu nas raízes, caules e folhas de plantas de soja transgênica e não transgênica

irrigadas com solução de nanopartículas de prata e íons prata livres. Os autores

demonstraram que a presença de prata afeta a homeostase da planta, isto é, afetou

o translocação de nutrientes da raiz para as partes aéreas da planta.

Mataveli e Arruda (2014) utilizaram metano como gás reacional na cela de

colisão para avaliar metais ligados a proteínas separados previamente por

cromatografia líquida em duas dimensões (exclusão por tamanho e troca iônica) e

gel de eletroforese como terceira dimensão de separação, em sementes de soja

transgênica e não transgênica, a fim de avaliar possíveis variações nutricionais

nestas sementes. Posteriormente, Herrera-Agudelo et al. (2017) empregaram cela

de metano para avaliar a bioacessibilidade e biodisponibilidade de Cu, Fe e Mn em

sementes de soja transgênica e não transgênica cultivadas no verão e no inverno.

Oliveira e Arruda (2015) utilizaram gás hidrogênio na cela de reação para

avaliar a distribuição de ferro e realizar sua quantificação em folhas de soja

transgênica e não transgênica empregando a técnica de ablação a laser acoplado ao

ICP-MS (LA-ICP-MS).

Amônia foi utilizada por Markiewicz et al. (2017) para determinar Ca, Al, V, Cr

e Mn em amostras de fluído amniótico, a fim de aumentar a gama de exames pré-

natal, desenvolvendo um método seguro de extração das amostras. O interessante

de usar amônia como gás de reação é que ela pode remover os interferentes por

meio de transferência de prótons, além dos dois mecanismos apresentados

anteriormente, como apresentado na Equação 2.5 (Taylor, 2001).

+ → + (Eq 2.5)

Um mecanismo alternativo para a minimização de interferências nas

determinações por ICP-MS é o emprego do deslocamento de massa. Neste

mecanismo, ao invés de reagir o interferente com um gás que irá minimizar sua

presença durante a determinação, reage-se o analito com um gás que formará um

74

poliatômico com razão massa/carga em um valor de menor interferência. O gás mais

empregado para tal fim é o oxigênio.

2 + !" → 2 ! (Eq. 2.6)

Amostras de folhas, caules e raízes de soja (Galazzi e Arruda, 2018) e

girassol (Lopes Jr et al. 2014) e de sementes de girassol (Lopes Jr et al. 2016) foram

analisadas para determinar-se S e P via formação de óxidos. Markiewicz et al.

(2017) determinaram As por essa estratégia nas amostras de fluído amniótico. Da

Silva e Arruda (2013) utilizaram-na para avaliar a distribuição de selênio e enxofre

em folhas de girassol irrigadas com soluções de Se(IV) e Se(VI), e quantificar esses

elementos via LA-ICP-MS.

Da Silva et al. (2013) empregaram essa estratégia para realizar a análise de

especiação de selenocompostos em amostras de plâncton, castanha do Pará e urina

humana, acoplando um cromatógrafo líquido com coluna de troca iônica ao ICP-MS.

É importante destacar que apenas elementos como P, S, As e Se vêm sendo

determinados por tal estratégia.

75

2.2. Objetivos específicos do capítulo:

Avaliar a formação de óxido iônico na cela de reação e colisão do ICP-MS

para a determinação de Fe, Mn, Ni e Cr em amostras de infusão de fitas K7,

realizando a otimização a vazão de gás oxigênio e o parâmetro de rejeição do

quadrupolo (PRq).

76

2.3. Experimental

2.3.1. Soluções e reagentes

Todas as soluções foram preparadas com água deionizada (resistividade ≥

18,2 MΩ cm), a partir de um sistema Milli-Q (Milipore, Billerica, MA, EUA). Fitas K7,

compradas em lojas locais de segunda mão, foram utilizadas para o preparo das

infusões. Padrões elementares de manganês, ferro e níquel (analitos) e potássio,

cálcio, foram utilizados para as análises em ICP-MS. Argônio líquido (White Martins,

Brasil) foi empregado como carreador e na geração do plasma do ICP-MS, enquanto

Oxigênio (White Martins, Brasil) foi empregado na cela de reação e colisão do ICP-

MS Perkin Elmer para as determinações de Mn, Fe e Ni. Ácido nítrico (Merck,

Darmstadt, Alemanha), destilado em um sistema de sub ebulição (Berghof,

Alemanha), foi empregado para a análise elementar.

2.3.2. Instrumentos

Um espectrômetro de massas com fonte de plasma indutivamente acoplado

(ICP-MS) a uma cela de dinâmica de reação e colisão quadrupolar Perkin Elmer

Elan DRCe (Shelton, EUA) foi empregado. Os parâmetros de utilização foram os

mesmo apresentados na Tabela 1.1.

Uma chapa de aquecimento Corning (Corning, NY, EUA) foi empregada para

o preparo das infusões.

2.3.3. Otimização da cela de reação e colisão para a formação de óxidos

O instrumento da Perkin Elmer possui uma ferramenta para realizar a

otimização dos parâmetros da cela de reação e colisão. Para tal otimização, o

equipamento requer duas soluções, a primeira se chama Matrix (M) e contém todos

os interferentes, e, a outra, é denominada “Spike” (S) que, além de todos os

interferentes, contém o analito.

Os analitos escolhidos foram 55Mn, 56Fe, 58Ni e 53Cr, e a abundância natural

desses isótopos e alguns interferentes estão apresentados na Tabela 2.1.

77

Tabela 2.1: Abundância natural dos isótopos, e principais interferências poliatômicas. Isótopo Abundância natural* / % Interferentes poliatômicos** 55Mn 100 40Ar1H14N+, 39K16O+ 56Fe 91,7540 40Ar16O+, 40Ca16O+ 58Ni 68,0769 42Ca16O+, 23Na35Cl+ 53Cr 9,5006 40Ar13C++, 37Cl16O+ *De acordo com a IUPAC (Meija et al., 2016).

**De acordo com as recomendações de uso do equipamento

De todos os interferentes, o Ar é o mais presente, pois é empregado para a

formação de plasma como gás que forma o spray das soluções, e, ainda, age como

carreador no equipamento de ICP-MS. As abundâncias naturais dos interferentes

encontram se na Tabela 2.2.

Tabela 2.2: Abundância natural dos interferentes e sua provável proveniência. Interferente Abundância natural* / % Proveniência

1H 99,9844 26 Presente em H2O e HNO3 empregados nas diluições.

13C 1,1078 Presente como contaminante no gás Ar.

14N 99,6337 Presente em HNO3 empregado nas diluições.

23Na 100 Macronutriente. 35Cl 75,7647

Macronutriente. 37Cl 24,2353 39K 93,2581 Macronutriente.

40Ar 99,60350 Empregado como gás de arraste, auxiliar de nebulização e para gerar o plasma.

40Ca 96,941 Macronutriente. 42Ca 0,647

*De acordo com a IUPAC (Meija et al., 2016). Para avaliação das condições da cela de reação e colisão, o equipamento

apresenta uma ferramenta que realiza a otimização a partir do registro das

contagens da solução M, fixando uma vazão de gás reacional e variando as

voltagens aplicadas nas hastes do quadrupolo. Após registrar todos os pontos da

solução M, o equipamento repete o procedimento para a solução S. Com os valores

obtidos, o equipamento procede com os seguintes cálculos, apresentados nas

Equações 2.7, 2.8 e 2.9.

78

#$ = %& − %' (Eq. 2.7)

(#% = )*

+,- (Eq. 2.8)

%./0çã. = +,-

3,) (Eq. 2.9)

onde:

- CS = Contagem obtida para a solução S;

- CM = Contagem obtida para a solução M;

- NET = Valor de contagens corrigido;

- BEC = sinal de fundo (background).

É possível observar que a melhor condição será aquela com a maior razão

sinal/ruído.

79

2.4. Resultados e discussão

2.4.1. Determinação de 55Mn via 55Mn16O+

Foi avaliada formação de 55Mn16O+ para determinar Mn. Para isso, uma

solução de K foi utilizada como M, e a solução S foi Mn + K, ambas em HNO3 1%

(v/v). Como apresentado na Tabela 2.1, o íon poliatômico 40Ar14N1H+ é um

interferente para a determinação de 55Mn+, mas, como apresentado na Tabela 2.3,

esses isótopos estão presentes durante a determinação. O resultado está

apresentado na Figura 2.2..

a) b)

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 55Mn16O+; azul claro, condições nas quais é possível formar 55Mn16O+; branco, condições em que não se forma 55Mn16O+; b) Superfície de resposta obtida da Fig2.2a.

Para a formação de 55Mn16O+, como é possível observar pela Figura 2.2, as

melhores condições de RPq e Vazão de oxigênio foram 0,55 e 0,5 mL min-1,

respectivamente.

Nas condições otimizadas, foi obtida uma curva analítica, e a exatidão foi

determinada empregando o material certificado SRM 1640a - Trace Elements in

Natural Water (Mn = 40,39 ± 0,36 µg L-1). A curva obtida encontra-se na Figura 2.3 e

os parâmetros na Tabela 2.3.

80

Figura 2.3: Curva analítica obtida para o íons 55Mn16O+.

Tabela 2.3: Parâmetros obtidos para a determinação de 55Mn16O+. Parâmetro Resultado Inclinação 155,65 Intercepto 69,86 r 0,99927 LD / µg L-1 0,17 LQ / µg L-1 0,56 Faixa Linear / µg L-1 1 - 25 Concentração certificada (1640a) / µg L-1 40,39 ± 0,36 Concentração obtida (1640a)/ µg L-1 36 ± 2 Exatidão /% 90,3

Pela Tabela 2.3, observam-se limites de detecção e quantificação inferiores a

1 µg L-1, que são valores obtidos normalmente em determinações por ICP-MS, e

recuperação de 90,3 %, valor dentro da faixa de aceite para exatidão do método, de

acordo como Gonzáles e Herrador (2007).

Na nova razão massa/carga obtida para 55Mn16O+ (m/z = 71) encontramos o

isótopo 71Ga, com abundância natural de 39,8921 %, de acordo com a IUPAC (Meija

et al., 2016). Entretanto, tal elemento está presente na crosta terrestre a uma

concentração de cerca de 19 ppm, além de ser encontrado na natureza apenas

como óxidos insolúveis em água e ácidos diluídos (Greenwood e Earnshaw, 1997).

Essas são as condições nas quais as determinações por ICP-MS são realizadas,

fazendo com que este interferente se torne improvável de ser encontrado na maioria

das amostras que são analisadas por tal técnica.

81

2.4.2. Determinação de 56Fe via 56Fe16O+

Para avaliar a formação de 56Fe16O+ para a determinação de 56Fe, a solução

M utilizada continha Ca, enquanto na S havia Ca+Fe, ambas em HNO3 1% v/v.

Como comentado anteriormente, o Ar está presente naturalmente nas condições de

determinação. O resultado está apresentado na Figura 2.4.

a)

b)

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 56Fe16O+; azul claro, condições nas quais é possível formar 56Fe16O+; branco, condições em que não se forma 56Fe16O+; b) Superfície de resposta obtida da Figura 2.4a.

Pela Figura 2.4, é possível observar que a melhor condição para a formação

de 56Fe16O+ é RPq de 0,55 e Vazão de O2 de 0,60 mL min-1. Pela Fig. 2.4b,

observamos que a condição é pontual. É importante ressaltar que o valor de RPq é

uma correlação entre voltagem aplicada nas hastes do quadrupolo e o movimento

dos íons em seu interior, dado pela Equação de Mathieu. Assim sendo, apenas um

valor de diferença de potencial deve manter o íon 56Fe16O+ recém gerado com

movimento estável o suficiente para transportá-lo para o detector.

Nas condições otimizadas, construiu-se uma curva analítica, e determinou-se

a exatidão empregando um material certificado de água CRM 399 Quality Control of

Major Element Determination in Fresh Water. Esse material apresenta concentração

de Fe de 202 ± 3 ng g-1, e Ca (interferente como apresentado na Tabela 2.1) de 79,2

± 0,9 µg g-1. A curva analítica está apresentada na Figura 2.5 e, os parâmetros, na

Tabela 2.4.

82

Figura 2.5: Curva analítica obtida para o íons 56Fe16O+.

Tabela 2.4: Parâmetros obtidos para a determinação de 56Fe16O+. Parâmetro Resultado

Inclinação 151,78 Intercepto 113,93 r 0,9973 LD / µg L-1 0,28 LQ / µg L-1 0,92 Faixa Linear / µg L-1 1 – 25 Concentração certificada (CRM 399) / µg L-1 202 ± 3 Concentração obtida (CRM 399) / µg L-1 183 ± 7 Exatidão /% 91

Para a determinação de 56Fe via formação de 56Fe16O+, foram obtidos limites

de detecção e quantificação menores que 1 µg L-1, e uma recuperação de 91%,

valor aceitável para teste de exatidão, de acordo com Gonzáles e Herrador (2007).

Na nova razão massa/carga obtida para 56Fe16O+ (m/z = 72) encontra-se o

isótopo 72Ge, com abundância natural de 27,446%, de acordo com a IUPAC (Meija

et al., 2016). Entretanto, tal elemento está presente na crosta terrestre a uma

concentração próxima a 1,5 ppm, além de ser encontrado na natureza apenas como

óxidos insolúveis em ácidos diluídos e água (Greenwood e Earnshaw, 1997), que

são as condições nas quais as determinações por ICP-MS são realizadas. Portanto,

da mesma forma que comentado anteriormente para Ga, a interferência esperada

por Ge, na maioria das amostras, é improvável.

83

2.4.3. Determinação de 58Ni via 58Ni16O+

Para avaliar a formação de 58Ni16O+, foi utilizada como solução M uma

solução contendo Ca + Fe + Se, e a solução S, Ni + Ca + Fe + Se. O selênio foi

adicionado, pois na razão massa/carga dos íons 58Ni16O+ (m/z = 74), o isótopo 74Se

é encontrado na abundância de 0,863 % de acordo com a IUPAC (Meija et al.,

2016). Embora apresente uma baixa abundância natural, o Se é um elemento que

pode estar presente em concentrações mais altas que os outros interferentes (Ga e

Ge), apresentados anteriormente. O ferro foi empregado por apresentar uma

interferência isobárica com níquel (58Fe = 0,2819 5, segundo a IUPAC (Meija et al.,

2016)). Embora a baixa abundância do isótopo, o Fe também é um elemento que

pode estar presente em concentrações mais elevadas nas amostras a serem

analisadas por ICP-MS. O resultado da otimização está apresentado na Figura 2.6.

a)

b)

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 58Ni16O+; azul claro, condições nas quais é possível formar 58Ni16O+; branco, condições em que não se forma 58Ni16O+; b) Superfície de resposta obtida da Fig. 2.6a.

As melhores condições para formação de 58Ni16O+ foram RPq de 0,55, e

vazão de oxigênio de 0,4 mL min-1.

Em termos de intensidade do sinal, comparando as Figuras 2.2, 2.4 e 2.6,

observa-se que, enquanto o sinal de condição do 56Fe16O+ atinge cerca de 8 x 107

contagens e do 55Mn16O+ contagens cerca de 1 x 107, para 58Ni16O+ contagens

84

atingem cerca de 3500, devido à abundância do isótopo avaliado, como apresentado

na Tabela 2.1.

Nas condições ótimas obteve-se uma curva analítica, apresentada na Figura

2.7, e os parâmetros na Tabela 2.5. O teste de exatidão foi realizado com o material

certificado 1640a (Ni = 25,32 ± 0,14 µg L-1).

Figura 2.7: Curva analítica obtida para o íons 58Ni16O+.

Tabela 2.5: Parâmetros obtidos para a determinação de 58Ni16O+. Parâmetro Resultado Inclinação 12,74 Intercepto 6,25 r 0,99952 LD* / µg L-1 0,53 LQ* / µg L-1 1,78 Faixa Linear / µg L-1 2 - 25 Concentração certificada (1640a) / µg L-1 25,32 ± 0,14 Concentração obtida (1640a)/ µg L-1 24 ± 5 Exatidão /% 94,9 *calculados conforme recomendações da IUPAC

Como se pode observar pela Tabela 2.5, a exatidão está dentro da faixa do

aceitável, de acordo com Gonzáles e Herrador (2007); entretanto, diferente de 56Fe16O+ e 55Mn16O+, a determinação de 58Ni16O+ apresenta menor sensibilidade,

fato que pode ser explicado pela abundâncias relativas dos isótopos 56Fe, 55Mn e 58Ni; além disso, os limites de detecção e quantificação são mais altos se comparado

aos outros dois métodos.

85

Na nova razão massa/carga do íon 58Ni16O+ (m/z = 74), além de 74Se, existe o

isótopo 74Ge, que, como comentado anteriormente, é um elemento improvável de

ser encontrado nas amostras analisadas por ICP-MS. Já em relação ao 74Se, este é

um elemento que também forma óxidos (Da Silva et al., 2013; Da Silva e Arruda,

2013), sendo, inclusive, a recomendação do equipamento para a determinação

desse elemento, quando empregada a formação de óxido. Portanto, a sua razão

massa/carga também deve aumentar, minimizando a sua concentração na m/z = 74.

2.4.4. Determinação de 53Cr via 53Cr16O+

Para avaliar a formação 53Cr16O+, a solução M empregada foi apenas HNO3

1% (v/v), uma vez que a principal interferência desse íon é a formação de 40Ar13C+,

e, como foi apresentado na Tabela 2.1 e 2.2, argônio é empregado para gerar o

plasma, apresentando uma contaminação de carbono. A Figura 2.8 apresenta o

resultado da otimização.

É importante ressaltar que a opção pelo 53Cr, que apresenta abundância de

9,501%, de acordo com a IUPAC, ao invés do 52Cr, isótopo mais abundante

(83,789%, de acordo com a IUPAC), deve se ao fato do óxido 52Cr16O+ apresentar a

mesma razão massa/carga que o isótopo 68Zn, que apresenta abundância de 18,8%,

de acordo com a IUPAC., o que pode causar um aumento do sinal analítico para tal

analito.

86

a) b)

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 53Cr16O+; azul claro, condições nas quais é possível formar 53Cr16O+; branco, condições em que não se forma 53Cr16O+; b) Superfície de resposta obtida da Fig. 2.8a.

Na Fig. 2.8, observa-se que a melhor condição para a formação de 53Cr16O+ é

com RPq de 0,4 e vazão de oxigênio da 0,5 mL min-1. Nessa condição, foi obtida

uma curva analítica, apresentada na Figura 2.9. Os parâmetros e o teste de

exatidão, realizado com o material certificado SRM 1640a (Cr = 40,54 ± 0,30 µg L-1),

estão apresentados na Tabela 2.6.

Figura 2.9: Curva analítica obtida para o íons 53Cr16O+.

87

Tabela 2.6: Parâmetros obtidos para a determinação de 53Cr16O+. Parâmetro Resultado

Inclinação 15,66 Intercepto 26,73 r 0,99949 LD* / µg L-1 1,12 LQ* / µg L-1 3,72 Faixa Linear / µg L-1 4 - 25 Concentração certificada (1640a) / µg L-1 40,54 ± 0,30 Concentração obtida (1640a) / µg L-1 634 ± 31 Exatdão /% 1725 *calculados conforme recomendações da IUPAC

A recuperação alta e fora da faixa de aceitável deve-se provavelmente ao fato

da formação do íon 37Cl16O2+, que também apresenta a razão massa/carga de 69, e,

apesar de não apresentar valor certificado ou de referência na carta de certificação

do material, as concentrações de Na (3,112 ± 0,031 mg L-1) e Ca (5,570 ± 0,016 mg

L-1) podem indicar um teor alto de cloreto, íons comuns em águas naturais.

A Figura 2.10 apresenta a otimização para 37Cl16O2++. Para essa otimização,

foi utilizada uma solução de Cl- em ácido nítrico e como solução “S” e apenas HNO3

1% (v/v) como solução “M”.

Figura 2.10: Resultado da otimização para o formação de 37Cl16O2

+.

Observa-se pela Figura 2.10 que os íons dioxigenado de cloro podem ser

formados quando se aplica oxigênio na cela de reação e colisão do equipamento.

Em amostras naturais, sempre são esperados valores de concentração mais altos

para Cl do que para Cr, podendo interferir na determinação deste último por

formação de óxido, não sendo possível sua determinação.

88

2.4.5. Aplicação na determinação de Mn, Fe e Ni em infusão de fitas.

Para a aplicação deste novo procedimento, novas infusões de fitas K7 foram

preparadas conforme descrito no Capítulo 1 desta Tese. Os resultados estão

apresentados na Tabela 2.7.

Tabela 2.7: Determinação de Mn, Fe e Ni em infusões de chá de fita K7.

Infusão Mn /µg L-1 Fe /µg L-1 Ni /µg L-1

K7-1 878 ± 25 218 ± 9 18 ± 2

K7-2 872 ± 45 190 ± 9 11 ± 2

K7-3 760 ± 44 111 ± 4 6 ± 1

Observando os valores apresentados para Mn e Ni na Tabela 2.7 com a

Tabela 1.8, apresentada no capítulo anterior, os valores estão na mesma faixa de

concentração. Destaca-se que as infusões apresentadas neste capítulo foram

preparadas com fitas de outras marcas e tamanhos; contudo, os valores estão na

mesma faixa de concentração para Mn e Ni. Fe não foi determinado no capítulo

anterior, entretanto, o teste com material certificado apresentou uma exatidão dentro

da faixa do aceitável para este elemento.

89

2.5. Conclusões parciais:

A determinação via a formação de óxido mostrou-se como uma estratégia

interessante para a redução de interferências isobáricas e poliatômicas para os

elementos Mn, Fe e Ni, apresentando valores de recuperação, tanto para materiais

certificados dentro da faixa do aceitável, além da determinação nas infusões de fitas

K7 apresentam as mesmas ordens de grandeza na determinação para Mn e Ni. As

novas razões massa/carga apresentaram-se em valores em que as interferências

são menores melhorando, assim, as determinações. Entretanto, a determinação de

Cr por tal estratégia mostrou-se inviável, devido à formação de um íon triatômico

(ClO2+) que propicia uma recuperação ruim no teste de exatidão.

90

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.

91

3.1. Revisão Bibliográfica

Falsificação é, por definição, uma cópia ou adulteração não autorizada de

algo (Ferreira et al., 2010). Dessa forma, podem ser falsificadas bebidas, obras de

arte, cosméticos, medicamentos, roupas, documentos, cigarros, charutos e até

mesmo alimentos e cabos elétricos.

Dentre as falsificações, uma das que mais se destaca é a de bebidas

alcoólicas, sendo preponderante a de uísque. Enquanto as bebidas originais são

preparadas a partir da fermentação de cereais como malte e milho, destilado e

envelhecido em barris de carvalho, conferindo-lhe sabor e preço, conforme o tempo

de envelhecimento, no preparo das bebidas falsificadas adiciona-se outras

substâncias para imitar a cor do envelhecimento. O perigo tóxico de ingerir tais

bebidas é a possível presença de metanol, subproduto de fermentação que não é

separado, pois a mistura não é destilada (Teodoro et al., 2017; Wang et al., 2004).

Em relação à adulteração de dinheiro, no Brasil, apenas em 2018, foram

apreendidas mais de 350.000 notas falsificadas. Dados do Banco Central do Brasil

mostram que o Estado de São Paulo apresentou maior número de apreensões

(cerca de 123.780). Segundo o Banco Central, a nota mais falsificada é a de

R$100,00 da segunda geração do Real, (132.564 notas apreendidas), seguida pela

de R$50,00 da primeira geração (65.037 notas) e, em terceiro lugar, as notas da

segunda geração de R$20,00 (aproximadamente, 47.659 notas). O Banco Central

também avaliou a porcentagem da população que verifica a autenticidade das notas,

sendo as de R$2,00 as menos avaliadas, com apenas 9% dos entrevistados

afirmando sempre verificar; já as notas de R$100,00 são as mais avaliadas, segundo

49% dos entrevistados. Nesta mesma pesquisa, 45% dos entrevistados que

receberam notas falsificadas revelaram que foi outra pessoa que avisou que a nota

era falsificada, e 22% notaram diferença na textura e/ou cor da nota (Banco Central

do Brasil, 2018b).

O número crescente de itens de segurança vem sendo sistematicamente

aplicado na produção de dinheiro, elevando seu custo de produção (Romão et al.,

2012), posto que são tecnologias e métodos variados e caros empregados como

papéis de segurança sofisticados, imagens latentes, marcas d'água, tiras

92

magnéticas, técnicas especiais de impressão, uso de holografias e de áreas com

respostas à luz infravermelha ou ultravioleta, assim também como a tecnologia em

pigmentos (Rusanov et al., 2009). As falsificações, por outro lado, usam

principalmente métodos de reprodução computacional, que incluem captura de

imagem em mídia eletrônica (scanners) e de processamento (software) e impressão

(laser, jato de tinta), ou fotocópia direta (Romão et al., 2012), como encenado no

filme “O Homem que Copiava”, de 2003.

Devido à crescente diversidade de métodos de falsificação, sua difusão,

sofisticação e rápida reação contrária dos falsificadores em relação aos itens de

segurança empregados, os itens de segurança e novas técnicas devem

constantemente ser criados e aperfeiçoados (Romão et al., 2012).

Diversas técnicas analíticas podem ser empregadas na determinação de

falsificações. Cruces-Blanco et al., (2007), por exemplo, utilizaram a técnica de

cromatografia capilar eletrocinética micelar (MEKC, do inglês: Micellar Electrokinetic

Capillary Chromatography) com detector de arranjo de diodos para avaliar a

composição de diversos cartuchos de impressora com o intuito de criar um banco de

dados. Para isso, os autores imprimiram, utilizando impressoras de diversos

fabricantes, folhas com o perfil de cores do arco-íris, retiraram delas 25 pontos com

de cerca de 0,8 mm de diâmetro cada e extraíram os pigmentos com uma solução

de 40 mmol L-1 de borato de sódio, 20 mmol L-1 de dodecilsulfato de sódio (SDS) e

10 % (v/v) de acetonitrila em água (pH = 9,57), que também foi empregada como

eletrólito (BGE, do inglês: background electrolyte) na determinação. A avaliação foi

realizada pela mudança no tempo de migração dos pigmentos (ciano, magenta e

amarelo) presentes nas tintas das impressoras das marcas testadas. Testes “às

cegas” foram realizados, imprimindo documentos em uma impressora e a

determinação realizada por outros analistas, que foram capazes de identificar a

marca da impressora pelos resultados. O ponto negativo em aplicar esta técnica é

que ocorre a danificação das amostras, posto que é necessário a remoção de

pedaços e extração de pigmentos das mesmas, sendo, portanto, inadequada para a

avaliação de notas de dinheiro, uma vez que a danificação destas pode ser

considerada crime contra a União, conforme prevê o Artigo 163 do Código Penal

Brasileiro de Dezembro de 1940 (Câmara dos Deputados, 1940).

93

Desta maneira, os métodos de análises de pigmento superficial tornaram-se

muito importantes para detecção de falsificação de notas e documentos, com

destaque para espectroscopia de infravermelho (Vila et al., 2006), espectroscopia de

fluorescência de raios-X e Mössbauer (Rusanov et al., 2009) e espectrometria de

massas (Romão et al., 2012).

Romão et al. (2012) analisaram documentos de veículos brasileiros utilizando

a técnica de espectrometria de massas sequencial com ionização ambiente por

spray-sônico (em inglês: easy ambient sonic-spray ionization – (tandem) mass

spectrometry – EASI-MS(/MS)). Dessa maneira, os autores puderam analisar os

perfis químicos dos pigmentos presentes no documento, em que utilizando a

ionização do modo positivo (EASI-(+)MS(/MS), com ácido fórmico), verificou-se a

presença de bis-(2etilexil)ftalato e dodecaexildimetilamônio tanto nos documentos

verdadeiros, quanto nos falsificados. Utilizando a ionização no modo negativo (EASI-

(-)MS(/MS), com amônia), não foi observado nenhum composto, enquanto nos

falsificados constatou-se a presença do ácido 4-octil-oxibenzóico. Os autores, então,

testaram documentos impressos em três diferentes impressoras, uma jato de tinta,

uma laser e uma phaser. O ácido 4-octil-oxibenzóico foi observado apenas nos

documentos impressos na impressora laser.

Vila et al. (2006) desenvolveram um método utilizando espectroscopia de

infravermelho com reflectância total atenuada (ATR-IR, do inglês: attenuated total

reflectance infrared spectroscopy) acoplado a um microscópio ótico e empregaram

análise de componentes principais (PCA) para a identificação de notas falsificadas

de Euro. Diversos pontos de notas de 50 € e 100 € foram analisados, tanto de notas

verdadeiras, provenientes de países diferentes, ou seja, casas de moedas diferentes

(Alemanha, Espanha e França), quanto das falsificadas. Por usar microscopia

acoplada ao espectrômetro de infravermelho, notaram que nas notas verdadeiras os

espectros eram diferentes, dependendo do ponto analisado, enquanto que nas notas

falsificadas eles eram praticamente o mesmo, independente do ponto.

A composição elementar também pode ser um indicativo de falsificações.

Deste modo, Rusanov et al. (2009) empregaram a espectrometria Mössbauer e

fluorescência de raios-x para diferenciar notas verdadeiras das falsas de Dólar

Estadunidense (os autores estudaram notas de US$ 100 e US$ 50). As notas de

94

Dólar têm dois pigmentos à base de Fe, que apresentam sinais diferentes na

espectrometria Mössbauer, enquanto notas falsificadas apresentam apenas um

pigmento ou nenhum pigmento à base de Fe. As notas de Euro também foram

estudadas empregando a espectroscopia de fluorescência de raios-X para verificar a

presença de Fe nos pigmentos das notas. As notas de 5 € e 50 € apresentaram Fe

em sua composição, enquanto notas de 10 €, 20 € e 100 € não apresentaram Fe,

assim como notas falsas de Dólar. Os autores também observaram, utilizando

fluorescência de raios-X, Ti e Ca nas notas de Euro, pois TiO2 e CaCO3 são

utilizados como agentes de branqueamento e carga em papel, respectivamente.

Notas de Real da segunda geração já foram analisadas a fim de identificar

falsificações por Schmidt et al. (2014), empregando a técnica de ionização EASI,

acoplado a um Espectrômetro de Massas com Ressonância Ciclotrônica de Íons e

Transformada de Fourier (EASI-FT-ICR-MS). Notas verdadeiras e falsificadas, estas

obtidas com a polícia local, além de notas impressas em impressoras caseiras

(falsificação caseira) foram determinadas tanto no modo positivo, utilizando como

modificador ácido fórmico a 0,1 % (v/v) em metanol, quanto no modo negativo,

utilizando como modificador amônia 0,1% (v/v) em metanol, para promover a

ionização. As notas verdadeiras apresentaram, no modo positivo, dois sinais mais

intensos em razões massa/carga (m/z) distintas: 391, atribuídos pelos autores ao

composto bis(2-etiliexil)ftalato protonado [M + H]+, e 413, identificado como um aduto

desse composto com sódio [M + Na]+, já observado nas notas de primeira geração

do real (Eberlin et al., 2010). Nas notas falsas, foram observados sinais para um íon

de m/z = 229, identificado como monobutiléter de trietilenoglicol, além de Syrfynol ®

de sódio 104 com etoxilações de 2 até 15 etóxidos, que, segundo os autores, são

compostos presentes em diversas tintas de impressoras.

A composição elementar já foi observada para avaliar a falsificação de notas

de Real, Dólar americano e Euro. Appoloni e Melquiades (2014) usaram a técnica de

fluorescência de raios X dispersiva em energia. As amostras foram irradiadas por

500 s, e a detecção ocorreu na faixa de energia dispersa entre 0,74 até 17,15 keV.

Foram realizadas 59 medidas e os dados foram agrupados utilizando a técnica de

Análise de Componente Principal (PCA). Os autores encontraram Ca e Ti em todas

as notas avaliadas, Y foi observado em notas de euro, presente devido à

95

metalização de algumas regiões das notas. O chumbo foi observado nas notas de

US$ 100.

A técnica de LA-ICP-MS já foi usada em um estudo sobre falsificações.

Alamilla et al. (2013) utilizaram-na para determinar a composição elementar de tintas

de canetas esferográficas azuis de diversas marcas e modelos. Os autores

desenharam linhas paralelas de 4,5 cm de comprimento (uma para cada caneta) em

papel comum, que também foi empregado como branco das determinações. Os

resultados mostraram diferentes composições elementares nas tintas avaliadas, e,

aplicando testes estatísticos, foi possível fazer a distinção das marcas. Alguns

documentos questionados, todos escritos à mão, foram analisados por este método.

Avaliando as palavras suspeitas nos documentos, e comparando com outras

consideradas originais, os autores observaram diferenças nas composições

elementares das duas escritas, sendo, desta maneira, as escritas suspeitas de

serem falsas.

96

3.2. Objetivos Específicos do Capítulo

O objetivo deste capítulo é verificar a composição elementar de notas de Real

de segunda geração e de CNH (carteira nacional de habilitação), a fim de testar a

autenticidade ou não das mesmas, empregando as técnicas de micro fluorescência

de Raios X dispersivo em energia (µXRF EDS) e Ablação à Laser acoplado com

Espectrometria de Massas com fonte de Plasma Indutivamente Acoplado (LA-ICP-

MS).

97

3.3. Parte Experimental

3.3.1. Materiais

As notas de Real verdadeiras utilizadas neste capítulo da Tese foram obtidas

em bancos, enquanto que as notas falsificadas foram obtidas com a Polícia Técnico

Científica do Estado de São Paulo. Para a falsificação caseira, scanners e

impressoras comerciais (laserjet e inkjet) foram utilizadas, imprimindo as imagens

das notas em papel sulfite comum. As Carteiras Nacionais de Habilitação (CNH)

avaliadas foram obtidas com a Polícia Técnico Científica do Estado de São Paulo.

3.3.2. Instrumentos

Um espectrômetro de microfluorescência de Raios X dispersivo em energia

Shimadzu µEDX 1300 (Quioto, Japão) foi usado para avaliação da composição

elementar das notas de Real e CNH. As condições operacionais do equipamento

estão apresentadas na Tabela 3.1

Tabela 3.1: Condições operacionais do equipamento µXRF EDS

Parâmetro Valor

Potência da fonte / kV 25

Corrente / µA 100

Tempo de irradiação / s 300

Janela detecção Na - U

Um sistema de ablação a laser New Wave 213 (Freemont, EUA) acoplado ao

espectrômetro de massas com fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) e

com uma cela de dinâmica de reação e colisão quadrupolar Perkin Elmer Elan DRCe

(Shelton, EUA.) foi empregado para a avaliação da composição elementar das notas

de Real e CNH. As condições operacionais do sistema de ablação à laser, otimizada

por da Silva e Arruda (2013), e do espectrômetro de massas com fonte de plasma

indutivamente acoplado e cela dinâmica de reação, otimizados por Lopes Júnior et

al.(2014), estão apresentadas na Tabela 3.2. As demais condições são as mesmas

apresentadas na Tabela 1.1.

98

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 Sistema de ablação a laser (Da Silva e Arruda, 2013). Parâmetro Valor

Potência da fonte / % 45 Velocidade de varredura / µm s-1 40 Diâmetro de abertura do spot / µm 40 Espectrômetro de massas com fonte de plasma indutivamente acoplado e cela de reação e colisão (Lopes Júnior et al., 2014). Parâmetro Valor

Potência de radiofrequência / W 1000 Gás de reação Metano Vazão / mL min-1 0,6 RPq 0,7

Nas condições apresentadas nas Tabelas 3.1 e 3.2, o perfil elementar das

notas e CNH foi determinado para verificar a falsificação.

99

3.4. Resultados e discussão

3.4.1. Notas de Real – 2ª Geração

As notas de Real apresentam diversos itens de segurança, tais como tarjas

holográficas e de segurança, micro impressões, marcas d’água e marcas

fluorescentes sob luz negra. Notas falsificadas normalmente não apresentam estes

itens de segurança por não terem os contraventores acesso à tecnologia empregada

tanto na impressão, quanto na tinta.

(a) (b) (c)

(d) (e)

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.

Por meio da Figura 3.1 é possível observar os itens de segurança de notas da

2ª geração de R$100,00; já na Figura 3.1e, estão apresentadas as notas da 2ª

geração de R$10,00, R$20,00, R$50,00 e R$100,00, sob luz negra para destacar a

região fluorescente das mesmas.

Notas falsificadas não têm tanta definição na impressão, como apresentado

na Figura 3.2. Observando-a, é possível notar que a resolução nas impressões

falsas é muito inferior. A marca d’água é também muito diferente, sendo mais clara

na nota verdadeira e mais escura na falsa, e as marcas fluorescentes não aparecem

100

na nota falsificada, pois o tipo de papel é diferente, ficando totalmente emissivo sob

luz negra.

(a)

(b)

(c) (d)

Figura 3.2: Exemplo de notas falsificadas: (a) micro impressão de uma nota verdadeira, falsificada apreendida pela polícia 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 apreendida pela polícia sob luz negra.

3.4.1.1. µXRF EDS aplicado nas notas verdadeiras

Determinações da composição elementar em diversos pontos das notas de

Real foram realizadas utilizando um equipamento de microfluorescência de raios X

com energia dispersiva para avaliar distribuição dos elementos. As regiões onde as

notas foram irradiadas estão apresentadas na Figura 3.3.

101

Figura 3.3: Regiões das notas da segunda geração do Real que foram irradiadas

A Figura 3.3 apresenta as regiões das notas onde foi realizada a irradiação do

feixe de Raios-X para a determinação elementar, que são: a parte superior o número

“0” apresentado na região superior direita das notas e na região inferior esquerda; o

centro da letra “B” da palavra “Brasil”, na região superior central das notas; a região

abaixo do valor à direita, onde apresenta o valor oculto da nota; o olho direito da

esfinge, na região central da nota. Além das regiões apresentadas que foram

comuns em todas as notas, as tarjas metálicas presentes nas notas de R$ 50 e R$

100 também foram irradiadas. É importante destacar que o “0” na região superior

direita das notas de R$ 10 e R$ 20 apresentam coloração verde metálica e brilhante,

quanto nas notas de R$ 50 e R$ 100 apresentam a mesma coloração das notas. Os

resultados estão apresentados na Figura 3.4. Está destacada nas imagens das

notas (lado esquerdo da Figura) a região que foi analisada.

102

(a)

(b)

(c)

(d) Figura 3.4: Espectros de µXRF EDS de notas verdadeira de: (a) R$ 10 na região verde metálica; (b) R$ 20 em uma região sem tinta; (c) R$ 50 na faixa metálica holográfica; (d) R$ 100 eu uma região coberta com tinta. Destacada pelo círculo vermelho se encontra a região onde a nota foi irradiada.

De tal forma, observa-se na Figura 3.4 os elementos que apareceram na

região verde metálica e brilhante da nota de R$ 10 foram Cr e Ni, elementos

conhecidos por formarem compostos esverdeados. Tais elementos também foram

detectados na região verde metálica e brilhante da nota de R$ 20. A tarja metálica

103

holográfica da nota de R$ 50 e nas de R$ 100 apresentou os elementos Al e Si.

Todas as notas apresentaram Ti nos espectros e Ca nas regiões cobertas pela tinta,

independente da região (letra “B”, o número “0” de mesma coloração da nota, a

região direita abaixo do valor e o olho da esfinge). Como mencionado anteriormente,

TiO2 é normalmente utilizado no papel moeda como agente de preenchimento,

enquanto CaCO3 é adicionado em tintas como agente antiespalhamento (Rusanov et

al., 2009). Ressalta-se que a capacidade de penetração do feixe de raios X

empregado no equipamento é cerca de 100 µm; portanto, capaz de ultrapassar a

camada de tinta que recobre a nota e atingir o papel. Pelo mesmo motivo, foi

observado Fe nas notas de R$ 100, pois o feixe chegou a atingir a tarja que fica

nessa região, como apresentado na Figura 3.1c. Entretanto, em diversas notas

analisadas, a presença de Fe não era constante em tal região, provavelmente por

serem lotes diferentes, não se tornando um elemento determinante para a avaliação

de falsificação.

3.4.1.2. LA-ICP-MS aplicado nas notas verdadeiras

Conhecendo os possíveis elementos diferenciais presentes nas notas de Real

verdadeiras, os elementos foram determinados aplicando a técnica de LA-ICP-MS.

Os valores para a ablação foram os mesmos otimizados por da Silva e Arruda

(2013), apresentados na Tabela 3.2. Tais condições são brandas, não causando

dano significativo para as notas. Caso fossem utilizadas condições menos brandas,

em especial a potência do laser e a abertura do laser, as notas poderiam ser até

mesmo furadas, fazendo-as perderem o valor, além de ser considerado crime contra

a União, conforme prevê o Código Penal Brasileiro de 1940.

As notas foram dobradas para poder caber dentro da câmara de ablação. Por

isso, não foi possível determinar exatamente os mesmos locais que estão

apresentados na Figura 3.3. Para fazer a determinação, uma linha de 100 µm foi

marcada, onde ocorreu a ablação. Os resultados encontram-se na Figura 3.5. Estão

destacadas nas imagens das notas e a região que foi analisada.

É importante ressaltar que a região da tarja metálica holográficas das notas

de R$ 50 e R$ 100 não foram analisadas, pois os elementos Al e Si necessitam de

104

gás de reação NH3; para utilizar tal gás na cela de reação e colisão, o aparelho tem

que ser totalmente modificado de fábrica.

Observando os resultados apresentados na Figura 3.5 e comparando-os com

os da Figura 3.4, nota-se que Ca foi mais intenso em regiões cobertas de tinta, Ti foi

mais intenso em regiões onde não havia cobertura da tinta, e Cr e Ni apresentaram-

se com maior intensidade na região verde metálica e brilhante. Isso indica que LA-

ICP-MS é tão eficiente para a avaliação de notas de Real quanto µXRF EDS.

Entretanto, embora µXRF EDS seja uma técnica de menor custo e que necessite de

uma menor experiência operacional do analista que LA-ICP-MS, este último trabalha

com menores limites de detecção, além de trabalhar de maneira muito mais

superficial, melhorando, assim, a caracterização das notas.

105

(a)

(b)

(c)

Figura 3.5: Espectros de LA-ICP-MS obtidos para as notas de: a) R$ 10, na região verde metálica; b) R$ 20, em uma região coberta de tinta e c) R$100, em uma região descoberta de tinta.

É importante destacar que os resultados foram os mesmo para todas as notas

determinadas.

106

3.4.1.3. Determinações em notas falsas

Notas de R$ 10, R$ 20, R$ 50 e R$ 100 de falsificação caseira, impressas em

folhas de papel sulfite comum utilizando impressoras jato de tinta, laser e

multifuncional, a partir de notas verdadeiras escaneadas, foram analisadas pelas

duas técnicas. Os resultados estão na Figura 3.6.

(a) (b)

Figura 3.6: Espectros de (a) µXRF EDS e (b) LA-ICP-MS de uma nota impressa em uma impressora jato de tinta colorida.

Os espectros apresentados na Figura 3.6 se repetiram por toda a extensão de

todas as notas, independentemente do tipo de impressão. Este fato se deve ao

CaCO3 que, além de ser adicionado às tintas para não causar o espalhamento,

também está presente no papel como um agente de preenchimento. Dessa forma,

não seria esperado encontrar Ti nas notas, o que ocorreu na determinação por

µXRF EDS, e apresentou-se em baixa intensidade na determinação por LA-ICP-MS.

Vale apena ressaltar que a detectabilidade da segunda técnica é superior a primeira,

por isso, baixas concentrações dos elementos podem ser detectadas. A Figura 3.7

apresenta um espectro de µXRF EDS de uma folha de papel, sem qualquer

impressão.

107

Figura 3.7: Espectro de µXRF EDS obtido para uma folha de papel sulfite.

Comparando a Figura 3.6a com a Figura 3.7, nota-se a semelhança dos dois

espectros de µXRF EDS da nota impressa caseiramente e do próprio papel sulfite

comum sem impressão.

Uma nota obtida com a Polícia Técnico Científica do Estado de São Paulo foi

analisada pelas duas técnicas. Os resultados estão apresentados na Figura 3.8.

(a) (b)

Figura 3.8: Espectros de (a) µXRF EDS e (b) LA-ICP-MS para a nota de R$ 100 falsificada apreendida pela polícia.

Observa-se pela Figura 3.8, assim como apresentado nas Figuras 3.6 e 3.7,

que na nota falsificada não há presença sinal para Ti na determinação µXRF EDS e

um sinal pouco intenso na determinação por LA-ICP-MS, pois, provavelmente, para

a impressão desta nota, utilizou-se um papel sulfite comum. Desse modo, devido à

ausência (ou baixa intensidade de sinal) de Ti, temos a confirmação que esta nota é

falsa.

108

3.4.2. Carteiras Nacionais de Habilitação

As Carteiras Nacionais de Habilitação (CNH), também conhecidas como

carteira de motorista, são impressas de uma maneira diferente das notas. Enquanto

as notas são todas impressas pelo Banco Central, as CNH são impressas em duas

etapas: a primeira é a impressão de uma máscara realizada pelo Departamento

Nacional de Trânsito, o Denatran, como o apresentado na Figura 3.9 Em seguida, os

dados do motorista (Nome e foto do motorista, números do documento de Identidade

e CPF, data de nascimento, filiação, tipo da carteira, número de registro, data de

validade e primeira habilitação) são impressos pelo Departamento Municipal de

Trânsito (DEMUTRAN) ou pela Circunscrição Regional de Trânsito (CIRETRAN),

órgãos municipais de trânsito, dependendo da cidade ou região metropolitana onde

a CNH é obtida.

Figura 3.9: Máscara da CNH.

Diferentemente da falsificação das notas, normalmente as falsificações das

CNH são feitas desviando as máscaras sem preenchimento, como apresentado na

Figura 3.9, e imprimindo os dados de maneira fraudulenta, fora dos órgãos

responsáveis. Assim, as determinações elementares foram realizadas em 3 regiões,

destacadas na Figura 3.8. A região 1, no Brasão das Armas, na região sem tinta; a

região 2: abaixo da palavra “República”, região com muita tinta; e a região 3: o olho

109

direito da foto do motorista, região da segunda impressão. Os resultados estão

apresentados a seguir.

3.4.2.1. µXRF EDS

As determinações por microfluorescência de raios x dispersivo em energia

foram realizadas nas duas carteiras de motorista. As carteiras de motoristas já foram

entregues com a identificação de verdadeira e falsa feita pela perícia. Seguem os

espectros de µXRF EDS nas Figuras 3.10, 3.11 e 3.12.

Na Figura 3.10, é observável que na CNH verdadeira apenas o elemento Ti

apresenta um sinal apreciável. Cálcio, outro elemento que pode ser encontrado,

apresentou um sinal de baixa intensidade. Isso pode ter acontecido, pois o feixe de

raios-x, embora pontual, pode ter atingido uma pequena área impressa, o que

causaria um pequeno sinal. Por outro lado, o espectro obtido a partir da CNH

falsificada apresentou o sinal do Mn de maneira diferencial, que deve ser

proveniente do tipo de impressora usada para a impressão dos dados falsos.

110

(a) (b) Figura 3.10: Espectros de µXRF EDS da “região 1” das CNH: a) Verdadeira e b) Falsa.

Na Figura 3.11, também é possível observar a presença de sinal para Ti e Ca

para as duas CNH. Entretanto, se visto com muita atenção, o sinal do Ca na CNH

falsa é muito mais intenso que na verdadeira, sobretudo quando comparado com a

intensidade do sinal de Ti, que se mantém praticamente constante. Isso,

possivelmente, se deve ao fato da impressão oficial dos departamentos de trânsito

ser apenas nas regiões onde os dados devem ser inseridos, enquanto na falsificada,

os dados seriam inseridos na imagem da máscara da CNH por meio de programa de

tratamento de imagens e, posteriormente, impresso. Dessa forma, mais tinta de

impressão contendo CaCO3 seria adicionada sobre a já existente na máscara.

111

(a) (b)

Figura 3.11: Espectros de µXRF EDS da “região 2” das CNH: a) Verdadeira e b) Falsa.

A Figura 3.12 mostra os espectros de µXRF EDS da região 3 das CNH

verdadeira e falsa, na região do olho direito da foto do habilitado. Os espectros

mostram que na CNH verdadeira apenas o Ti apresenta um sinal significativo, e Ca

um sinal de baixa intensidade que pode ser até mesmo confundido com ruído, e não

apresenta sinal para Mn. A CNH falsa apresenta um sinal alto para os três

elementos, indicando que o tipo de tinta empregado na falsificação não é o mesmo

da verdadeira, pois, possivelmente, a tinta empregada na impressão dos dados do

motorista não possui cálcio em sua composição.

112

(a) (b)

Figura 3.12: Espectros de µXRF EDS da “região 3” das CNH: a) Verdadeira e b) Falsa.

3.4.2.2. LA-ICP-MS

De maneira análoga às notas, os espectros de LA-ICP-MS foram obtidos para

as duas CNH. Os espectros estão apresentados a seguir, nas Figuras 3.13, 3.14 e

3.15. Para poder fazer uma comparação, os sinais dos íons que estão sendo

determinados foram normalizados pelas contagens do 13C+, que está presente no

argônio utilizado como carreador e para gerar o plasma, e uma concentração

compatível às dos analitos.

113

(a) (b)

Figura 3.13: Espectros de LA-ICP-MS da “região 1” para as CNH: a) verdadeira e b) falsas.

Na Figura 3.13 verifica-se que, assim como foi observado na Figura 3.10, o

elemento Mn apresentou um sinal analítico mais intenso na CNH falsa do que na

verdadeira, corroborando com o indicativo de falsificação. Além disso, o sinal para

Ca apresentou maior intensidade na CNH falsa. Ressaltando-se que, na região que

não apresenta tintas, não seria esperado um alto sinal para Ca.

114

(a) (b)

Figura 3.14: Espectros de LA-ICP-MS da “região 2” para as CNH: a) verdadeira e b) falsas.

Na Figura 3.14 observamos os espectros de LA-ICP-MS da “região 2” das

CNH. Assim, como foi apresentado na Figura 3.11, as intensidades dos sinais

analíticos de Ca e Mn são muito maiores na CNH falsa (15 e 3,5, respectivamente)

do que nas verdadeiras (3,0 e 0,5, respectivamente). Em regiões cobertas espera-se

muito cálcio devido ao uso de CaCO3 nas tintas para evitar o espalhamento.

Entretanto, o aumento da intensidade indica maior concentração na superfície, além

de que Mn não é um elemento esperado em CNH verdadeiras.

115

(a) (b)

Figura 3.15: Espectros de LA-ICP-MS da “região 3” para as CNH: a) verdadeira e b) falsas.

Na Figura 3.15, observa-se o aumento dos sinais de Ca e Mn na CNH falsa,

do mesmo modo apresentado na Figura 3.12 (“região 3” das CNH). Isso indica que

realmente a tinta empregada na impressão dos dados do motorista não é a oficial,

uma vez que esta não apresenta cálcio em sua composição. Além disso, a alta

maior intensidade do sinal de Mn na CNH falsa também não era esperada. Sendo

assim, concluiu-se que a segunda Carteira Nacional de Habilitação foi fraudada.

116

3.4.3. Súmula dos resultados da análise elementar para notas de Real e CNH

Nas Tabelas 3.3 e 3.4 estão apresentados, de maneira resumida, os

elementos indicativos de cada documento original e falsificado e suas respectivas

intensidades determinadas neste capítulo.

Tabela 3.3: Elementos característicos para as notas de Real e verdadeiras e falsas.

Elemento Notas verdadeiras Notas falsificadas

µXRF EDS LA-ICP-MS µXRF EDS LA-ICP-MS

Ca

lta intensidade nas regiões cobertas de

tinta

Alta intensidade nas regiões cobertas de

tinta

Alta intensidade

em toda extensão da

nota

Alta intensidade

em toda extensão da

nota

Ti

Alta intensidade

em toda extensão da

nota

Alta intensidade em regiões descobertas

de tinta e baixa

intensidade em regiões coberta de

tinta

Não foi detectado

Baixa intesidade em toda

extensão da nota

Ni e Cr

Alta intensidade na região

verde metálica das notas de R$ 10 e R$ 20

Alta intensidade na região

verde metálica das notas de R$ 10 e R$ 20

Não foi detectado

Baixa intensidade na região

verde metálica das notas de R$ 10 e R$ 20

Observando a Tabela 3.3, a melhor forma de identificar a falsificação das

notas de Real da segunda geração é utilizar o elemento Ti como marcador, pois

esse não pode ser detectado por µXRF EDS e apresentou-se com baixa intensidade

por LA-ICP-MS em qualquer região analisada das notas falsificadas

117

Tabela 3.4: Elementos característicos para as CNH verdadeira e falsa.

Elemento CNH verdadeira CNH falsificada

µXRF EDS LA-ICP-MS µXRF EDS LA-ICP-MS

Ca

Alta intensidade nas regiões cobertas de tinta, com

exceção da região do

olho direito do motorista.

Alta intensidade nas regiões cobertas de tinta, com

exceção da região do

olho direito do motorista.

Alta intensidade

em toda extensão da

CNH

Alta intensidade

em toda extensão da

CNH

Ti

Alta intensidade

em toda extensão da

CNH

Alta intensidade em regiões descobertas

de tinta e baixa

intensidade em regiões coberta de

tinta

Alta intensidade

em toda extensão da

CNH

Alta intensidade em regiões descobertas

de tinta e baixa

intensidade em regiões coberta de

tinta

Mn Não foi

detectado Baixa

intensidade

Alta intensidade

em toda extensão da

CNH

Alta intensidade

em toda extensão da

CNH

Observado a Tabela 3.4, os melhores elementos para identificar a falsificação

da CNH são o Ca na região da foto do motorista, pois tal elemento não está

presente na CNH verdadeira, e o Mn, que foi detectado por toda a extensão da CNH

falsificada, e na verdadeira não foi detectado por µXRF EDS e apresentou baixa

intensidade por LA-ICP-MS. Entretanto, diferentemente das notas, esses elementos

se aplicam apenas a esse par de CNH avaliadas, não sendo possível afirmar que se

repetirão para outros casos de falsificação de tal documento.

118

3.5. Conclusões parciais

Apesar de visualmente (macroscopicamente) as falsificações de notas de

Real e carteiras nacionais de habilitação serem difíceis de identificar, devido ao

aumento da tecnologia da falsificação, o desenvolvimento de técnicas analíticas com

menores limites de detecção, versáteis, de baixo consumo de amostra, minimamente

invasivas e com mínimo preparo de amostras podem auxiliar tal avaliação.

Do ponto-de-vista elementar, a ausência de sinais por µXRF EDS e sinal de

baixa intensidade por LA-ICP-MS para Ti nas amostras, em especial em regiões

onde o papel moeda não apresenta cobertura de tinta, indica a falsificação, pois este

elemento é usado na forma de óxido como carga no papel; em papéis comuns

usados como base para as notas falsas, a carga usada é carbonato de cálcio.

Em relação às Carteiras Nacionais de Habilitação, existem diferenças entre as

impressões, mas de difícil percepção a olho nu. Entretanto, a diferença da

composição elementar foi perceptível, uma vez que o tipo de tinta empregada não é

o mesmo. As tintas oficiais que imprimem os dados dos motoristas não apresentam

Ca em sua composição, enquanto sua presença na tinta na foto do motorista da

CNH falsificada é o indício de falsificação, assim como a presença de Mn em todas

as regiões analisadas nas falsificações indicando uso de meios diversos dos oficiais

para impressão de documentos.

119

C. CONCLUSÕES FINAIS

Nesta Tese foram apresentadas várias aplicações da técnica de

espectrometria de massa inorgânica com fonte de plasma indutivamente acoplado

para análises elementares em amostras de interesse forense.

Na análise da droga chá de fita (Capítulo 1), foi possível identificar e

quantificar elementos possivelmente tóxicos nas infusões. O mito de que a presença

de chumbo e mercúrio seriam os elementos que causariam efeitos análogos a

drogas foi refutado, pois suas concentrações estão abaixo dos limites de

quantificação do método, que são, por sua vez, inferiores aos parâmetros de

potabilidade para esses elementos de acordo com a Organização Mundial de Saúde

e o Ministério Brasileiro da Saúde.

Os elementos identificados nas infusões, os quais os efeitos de sua

intoxicação podem ser confundidos com os de drogas de abuso, são o Manganês,

cuja intoxicação pode causar letargia e perda de equilíbrio, como uma substância

depressora do Sistema Nervoso Central, e o Cobalto, cujos efeitos nos organismos

causam atrofia no nervo óptico, danificação da mácula e mudanças na

neurotransmissão das imagens da retina ao cérebro, por substituição do Ca2+ em tal

transporte, o que pode ser confundido com os efeitos das substâncias perturbadoras

do Sistema Nervoso Central, ou alucinógenos.

É importante ressaltar, no entanto, que outros elementos, como níquel e

cromo, podem estar presentes nas infusões tornando as bebidas impróprias para

consumo humano por tratar-se de elementos carcinogênicos que podem

bioacumular em diversos órgãos do corpo humano e, ainda, causar alterações em

rotas metabólicas e alterações em proteínas e DNA.

Em relação aos possíveis compostos orgânicos nas infusões, os quais seriam

capazes de mimetizar qualquer efeito de substâncias conhecidas como drogas de

abuso, não foram identificados compostos que poderiam causar efeitos no sistema

nervoso central por meio da espectrometria de massas com transformada de Fourier

e ressonância ciclotrônica de íons.

Já em relação ao deslocamento de massas (Capítulo 2), esta estratégia

apresentou uma vantagem para as determinações dos elementos Mn, Fe e Ni, pois,

além de permitir determinar os dois últimos por seu isótopo de maior abundância na

120

natureza, 56Fe e 58Ni, levou-os a valores de razão massa/carga em que a

probabilidade de inferência é baixa, uma vez que nos novos valores de m/z, os

isótopos encontrados são 71Ge, 72Ge e 74Ga, elementos que apresentam uma baixa

abundância na crosta terrestre, além de formarem compostos insolúveis em água e

ácidos diluídos, que são as condições que se empregam para as determinações por

ICP-MS. Entretanto, não foi possível determinar Cr por tal estratégia, pela formação

de um interferente triatômico 37Cl16O2+ que apresentou o mesmo valor de m/z,

aumentando o sinal analítico. Contudo, até então, na literatura, apenas os elementos

P, S, As e Se foram determinados pela formação de seus óxidos. Então, essa

estratégia apresentou determinações de elementos não convencionais por seus

óxidos.

Com o emprego da ablação a laser acoplado ao ICP-MS e da

microfluorescência de raios X dispersiva em energia (Capítulo 3), foi possível

verificar a falsificação de notas de Real e Carteiras Nacionais de Habilitação (CNH)

por sua composição elementar, sem ser necessário o preparo prévio das amostras.

Empregando condições brandas de ablação e de irradiação, as amostras foram

preservadas, o que permitiria análises posteriores, conforme necessidade.

Em relação às notas falsificadas, a ausência de Ti indicou a falsificação, uma

vez que o papel moeda, utilizado para a impressão das notas verdadeiras, apresenta

tal elemento na forma de óxido como carga enquanto o papel utilizado para a

impressão das notas falsificadas utilizam CaCO3 como carga. É importante ressaltar,

no entanto, que a presença de Ca não pode ser considerada como indicativo da

falsificação, uma vez que nas tintas utilizadas nas impressões das notas também se

emprega CaCO3 como agente, para evitar o espalhamento e acelerar a secagem

das tintas. Contudo, devido a melhor resolução da técnica de ablação a laser, que

permite atingir regiões da nota onde não existe cobertura de tinta, ou a maior

penetrabilidade do feixe de raios-X, foi possível observar Ti apenas nas notas

verdadeiras.

Já quando se trata das CNH, cuja falsificação é dada pela impressão de

dados frios em máscaras desviadas dos órgãos de trânsito, o papel utilizado já

apresentaria Ti em sua composição, não podendo, este elemento, ser considerado

como marcador de falsificação. Entretanto, a chamada impressão secundária, nas

quais se inserem a foto e os dados do motorista, foi observado que na CNH

121

verdadeira não havia Ca em sua composição, enquanto na falsificada tal elemento

foi encontrado, indicando que o tipo de tinta utilizado pelos órgãos oficiais de trânsito

é diferente. Além disso, em todas as regiões da CNH falsificada observou-se a

presença de Mn, elemento provavelmente foi adicionado por transferência durante a

impressão dos dados frios, na máscara da CNH.

As duas técnicas empregadas foram capazes de auxiliar na identificação das

notas e das CNH falsificadas, entretanto, é importante destacar que enquanto a

técnica de microfluorescência de raios-X dispersivo em energia é uma técnica que

permite uma análise simultânea dos elementos, tem uma capacidade de penetração

maior do feixe na amostra, permitindo a análise das camadas mais internas das

amostras, e de ser de custo mais baixo e operacionalmente mais simples, quando

comparada à técnica de LA-ICP-MS, a detectabilidade e resolução espacial da

segunda é muito superior, permitindo a determinação de regiões menores, além de

permitir a determinação de elementos em menores concentrações, embora

necessite de um analista mais experiente para sua operação.

122

D. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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