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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