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Heteroplasmia É dado o nome de heteroplasmia a existência de diferentes tipos de mtDNA em um indivíduo. É um fenômeno resultante de mutações que ocorrem durante a proliferação das células germinativas ou durante a replicação de células somáticas. A heteroplasmia pode ser observada de três modos: a) Um indivíduo pode ter mais de que um tipo de mtDNA no mesmo tecido; b) Um indivíduo pode ser heteroplasmático em um tecido e homoplasmático em; c) Um indivíduo pode ter um tipo de mtDNA em um tecido e outro tipo em outro. Há dois tipos de heteroplasmia: a de sequência e a de comprimento. FIGURA - HETEROPLASMIA. A: HETEROPLASMIA DE SEQUÊNCIA; B: HETEROPLASMIA DE COMPRIMENTO FONTE: <http://projects.nfstc.org>. A heteroplasmia de sequência é quando as sequências apresentam diferentes nucleotídeos em uma posição determinada. Já a heteroplasmia de comprimento é quando as sequências apresentam diferentes tamanhos devido a inserções e/ou deleções. As heteroplasmias de sequência são as mais desejáveis na investigação forense, pois aumentam a probabilidade de determinação de um perfil de DNA. Taxa de mutação De acordo com relatos na literatura, o mtDNA apresenta taxa de mutação muito maior quando comparada à taxa do DNA nuclear. Esse fato é devido à ausência de proteínas protetoras, como por exemplo, as histonas presentes no DNA nuclear; à baixa atividade de reparação da mtDNA polimerase e à grande exposição do mtDNA aos radicais livres gerados na fosforilação oxidativa. B Diante dessas características peculiares, o mtDNA tem sido amplamente utilizado nas investigações forenses quando a quantidade de DNA nuclear é muito ínfima, em casos em que ele esteja muito degradado ou em situações forenses nas quais existem apenas amostras de parentes da linhagem materna para comparação. Portanto, o DNA nuclear é sempre preferível nas análises investigativas. As técnicas de análise de mtDNA baseia-se nos polimorfismos encontrados nas sequências hipervariáveis da região controle. Atualmente tem sido realizada a análise de todo genoma mitocondrial por meio da utilização de marcadores SNPs, o que tem aumentado o poder da determinação de perfis de mtDNAs. EXAMES UTILIZANDO O DNA A molécula de DNA é capaz de sofrer alterações denominadas mutações, que acarreta a variação nas sequências dos nucleotídeos. Essa variação é chamada de polimorfismo genético. É, portanto, possível identificar uma pessoa com base no seu padrão polimórfico. Como foi dito no capítulo anterior, O DNA pode ser utilizado na área forense para: • Demonstrar a culpa de criminosos; • Exonerar inocentes; • Identificar corpos e restos humanos em desastres; • Determinar a paternidade; • Elucidar trocas de bebês em berçários; • Detectar substituições e erros de rotulação em laboratórios de patologia clínica; • Distinguir crimes isolados de crimes em série. Os exames que utilizam o DNA como fonte de informação realizam análises das regiões polimórficas, criando os perfis de DNA, chamados DNA fingerprint. O perfil de DNA ou DNA fingerprintse baseia no fato de os únicos indivíduos possuírem cópias idênticas do genoma serem os gêmeos univitelinos. Dessa forma, no genoma humano ocorrem vários polimorfismos que diferem os membros da população. Portanto, cada indivíduo é único. Assim, a técnica utiliza esse padrão de variação na identificação. Esses polimorfismos são também chamados de marcadores genéticos e são responsáveis pela diferenciação dos indivíduos na população. METODOLOGIA E TÉCNICAS VOLTADAS À QUÍMICA FORENSE TÉCNICAS ANALÍTICAS MAIS USUAIS A Química Forense conta com o auxílio da Química Analítica nas investigações criminais. Muitas técnicas analíticas estão sendo utilizadas na documentoscopia, balística forense e drogas de abuso. As mais utilizadas de acordo com cada área são: a) Documentoscopia A documentoscopia é a parte da criminalística que estuda a autenticidade dos documentos. Os principais estudos da documentoscopia são: alterações de documentos, exame de instrumentos escreventes e, a parte de interesse para a Química Forense, o exame de tintas. As técnicas mais utilizadas na documentoscopia são: Espectroscopia Raman A Espectroscopia Raman é uma técnica de grande importância na comparação de tintas. Essa técnica utiliza uma potente fonte de laser de radiação monocromática no visível ou no infravermelho próximo. Ao ser incidido sobre o objeto em análise, é espalhada por ele, podendo gerar luz de mesma energia (espalhamento elástico) ou de energia diferente do incidente (espalhamento inelástico). Como espalhamento inelástico é possível obter informações importantes sobre a composição química do objeto em análise pela formação dos chamados espectros Roman. É utilizada a microscopia Raman. FIGURA - MICROSCÓPIO RAMAN FONTE: Disponível em: <http://www.nei.com.br>. A espectrometria Raman utiliza a frequência de vibração dos átomos do objeto sob análise para descobrir informações acerca de sua geometria molecular, de sua interação com o ambiente, etc. Dessa forma, a espectrometria Raman permite a investigação da autenticidade de documentos pela análise de tintas. Espectrometria de massas (MALDI-MS e EASI-MS) A espectrometria de massa (EM) é uma técnica que converte molécula e átomos neutros em íons e os separa por suas razões de massa/carga. As informações obtidas por um espectrômetro de massas são representadas por meio de um espectro de massas, que é um gráfico de abundâncias relativas dos íons em função da razão massa/carga, ou também na forma de tabela. Os espectrômetros de massas são constituídos de três partes: 1) Fonte de íons; 2) Analisador; 3) Sistema de detecção dos íons. O princípio básico da espectrometria de massa pode ser visto na figura. FIGURA - ESTRUTURA BÁSICA DE UM ESPECTRÔMETRO DE MASSAS FONTE: <http://www.mundoescola.com.br>. De acordo com a figura, pode-se ter uma ideia do princípio básico do funcionamento de um espectrômetro de massas. Na fonte de íons, os constituintes da amostra são convertidos em íons. Esses são acelerados em direção ao analisador, que realiza a separação dos íons de acordo com a razão massa/carga. Os íons separados pelo analisador são então detectados pelo detector, transformando a corrente de íons em sinais elétricos que são processados. O que diferencia os diversos tipos de espectrometria de massas são os métodos de ionização. A fonte de ionização representa o dispositivo responsável pela ionização dos analitos da amostra antes de atingirem o analisador de massas. Diante disso, há vários tipos de espectrometria de massas. As mais utilizadas são: MALDI – MS (Matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry) Para este tipo de espectrometria de massa é utilizada a ionização por dessorção a laser assistida por matriz. Seu princípio baseia-se na ionização do analito adsorvido em uma substância (matriz) por um feixe de laser. Apesar de ser bastante utilizada, apresenta algumas desvantagens como: • O documento a ser analisado é destruído pela técnica; • A necessidade da utilização de solventes; • A degradação da substância analisada pela potência do laser; • A reprodutibilidade das condições de ionização e a otimização da técnica podem ser complexas. Para minimizar essas desvantagens, surgiu a necessidade de descobrir técnicas com poderes destrutivos menores. Uma delas é a espectrometria de massas com ionização por eletrospray (ESI-MS). ESI – MS O processo electrospray é simples e requer uma fonte de alta tensão que esteja em contato com a solução contendo os analitos.Essa solução é transmitida por meio do capilar, no qual é aplicado um potencial positivo ou negativo forçando um processo de oxirredução e, consequentemente, a formação de algumas espécies sem seus contraíons. Assim, a gota sendo formada na ponta do capilar estará enriquecida por íons positivos ou negativos, dependendo do potencial aplicado. Conforme a densidade de carga aumenta na gota, presa à ponta do capilar, o campo elétrico formado entre o capilar e o contraeletrodo aumenta, provocando uma deformação na gota. A gota ganha forma de um cone, o qual é denominado de cone de Taylor. Quando a densidade de carga supera a tensão superficial, a gota se desprende do capilar, subdividindo-se. A frequência desse último processo depende da magnitude do campo elétrico, da tensão superficial do solvente e da condutividade da solução. Como resultado final, os íons tornam-se completamente dessolvatados, ou seja, há apenas o rompimento gradual de interações não covalentes, principalmente a remoção de moléculas de solventes. b) Balística Forense Na Balística Forense são utilizadas as seguintes técnicas analíticas: Espectrometria de fluorescência de raios-X (XRF) A espectrometria de fluorescência de raios-X baseia-se na emissão de raios fluorescentes pela amostra a ser analisada por meio da excitação eletrônica. A técnica utiliza um espectrômetro de fluorescência de raios-X para gerar as informações, que é um aparato constituído por uma fonte responsável pela excitação, o local de inserir a amostra, o sistema de dispersão, o mecanismo de detecção e o processador dos dados. Espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) A espectrometria de massa com fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) é uma técnica analítica bastante sensível para análise multielementar e isotópica. É usada para determinação de elementos em razão da massa/carga do íon. O princípio da técnica é: os íons gerados no plasma são introduzidos no espectrômetro de massa, os quais são separados em função da razão massa/carga, sob ação de campos elétricos e magnéticos que modificam as suas trajetórias. Microscopia Eletrônica de Varredura por Raios-x (MEV-EDX) A técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV) baseia-se na interação da amostra a ser analisada com os feixes de elétrons, que é responsável por produzir a imagem desejada. O microscópio eletrônico de varredura (MEV) funciona da seguinte maneira: há a emissão de feixes de elétrons (eletrodo negativo) por um filamento capilar de tungstênio. Por efeito termiônico, os elétrons são acelerados em direção ao ânodo, passando por lentes condensadoras e por uma lente objetiva, responsável por focalizar sobre a amostra. A amostra é varrida pelos dois estágios de bobinas eletromagnéticas existentes acima da lente objetiva. O EDX (energydispersex-ray detector, EDX ou EDS) é um acessório que mede a energia associada a cada elétron. Dessa forma, o uso em conjunto do MEV e do EDX permite uma identificação mais precisa de que mineral está sendo analisado, já que cada elétron de determinado átomo apresenta energia específica. As imagens geradas pelo MEV-EDX apresentam excelente nitidez. DETECÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DE RESÍDUOS O Exame Residuográfico de Disparo de Armas de Fogo Uma arma de fogo é considerada uma máquina térmica, sendo constituída pelo aparelho arremessador ou arma propriamente dita, pela carga de projeção (pólvora) e pelo projétil. FIGURA - CARTUCHO PADRÃO FONTE: Disponível em: <http://www.armasonline.org>. Com a combustão da pólvora, que ocorre pela “chama iniciadora” proveniente da espuleta, o projétil é lançado para fora do cano. A força com que é projetado depende da qualidade da combustão. A combustão da pólvora gera um volume de gases, que gera uma pressão que impele o projétil pelo cano da arma. A expansão dos gases ocorre na região anterior do cano da arma, orientada para a frente e na região posterior da arma, em decorrência da presença de orifícios na culatra (em revólveres) ou do extrator (no caso de pistolas). É o fluxo de gases emitido pela região posterior da arma que atinge a mão do atirador, sendo chamado de vestígios ou resíduos de arma de fogo. Os resíduos de tiro (GSR), do inglês GunshotResidue, são produzidos em todo crime em que tenha ocorrido um disparo de arma de fogo. Representam um conjunto complexo de compostos orgânicos e inorgânicos, ou seja, elementos metálicos oriundos do cano (Fe), do estojo (Cu, Zn, Ni), do projétil (Pb, Sb), do iniciador (Pb, Ba, Sb) e da pólvora (orgânicos). Porém, não pode ser detectado a olho nu e, portanto, necessita de técnicas de laboratório para sua revelação. Esses resíduos de tiro, quando presente nas mãos, apresentam um tempo de vida curto. Dessa forma, a coleta precisa ser feita o mais rápido possível para não comprometer o andamento das investigações. FIGURA - NUVEM DE GSR FONTE: Disponível em: <http://quimicaforensic.blogspot.com>. A coleta dos resíduos dos disparos é realizada nas seguintes regiões da mão do atirador: a palma, o dorso e a região palmar (Pinça-Palmar) e dorsal (Pinça-Dorsal) dos dedos polegar e indicador. FIGURA - REGIÕES DA MÃO DE ATIRADORES SUBMETIDAS À COLETA FONTE: Disponível em: <http://quimicaforensic.blogspot.com>. O procedimento de coleta independe do tipo de análise dos resíduos. Utiliza-se cotonetes ou swabs embebidos em solução diluída de EDTA (Ácido etilenodiaminotetracético) a 2% ou outra solução complexante por um período de dois minutos. Após esse período, esses cotonetes são esfregados nas quatro regiões distintas da mão do possível atirador por um minuto. As extremidades dos cotonetes ou swabs são armazenadas em tubos devidamente identificados e então levados aos laboratórios para que possam ser analisados. A realização dos testes de detecção de resíduos de armas de fogo surgiu com a necessidade de determinar se um indivíduo foi ou não o responsável pelos disparos em um crime sob investigação. Diversas técnicas foram utilizadas, porém, as mais confiáveis e irrefutáveis são as descritas abaixo. Essas técnicas permitem diferir partículas de elementos oriundas de disparos de armas de fogo das partículas oriundas das diversas tarefas ocupacionais do dia a dia. Espectrometria de Absorção atômica sem chama – FAAS A técnica da espectrometria de absorção atômica sem chama (FAAS) baseia-se no aquecimento a elevadas temperaturas com o objetivo de romper as ligações das moléculas presentes na amostra. Dessa forma, os átomos em seu estado elementar são analisados e avaliados pela capacidade de absorção de radiação. A presente técnica representa uma possibilidade de detecção de Bário, Antimônio e Chumbo, sendo de simples execução, alta sensibilidade e, acima de tudo, baixo custo. Porém, apresenta como desvantagem a impossibilidade de detecção dos elementos que estão na mesma partícula. Microscopia Eletrônica de Varredura por Raios-x (MEV-EDX) É uma técnica que produz imagens com alta ampliação (até 300.000x) e resolução. As imagens fornecidas são virtuais, pois o que é exibido no monitor do aparelho é a transcodificação de ondas energéticas emitidas. A técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV) baseiase na interação da amostra a ser analisada com os feixes de elétrons, que é responsável por produzir a imagem desejada. O microscópio eletrônico de varredura (MEV) funciona da seguinte maneira: há a emissão de feixes de elétrons (eletrodo negativo) por um filamento capilar de tungstênio. Por efeito termiônico, os elétrons são acelerados em direção ao ânodo, passando por lentes condensadoras e por uma lente objetiva, responsável porfocalizar sobre a amostra. A amostra é varrida pelos dois estágios de bobinas eletromagnéticas existentes acima da lente objetiva. O EDX (energy disperse x-ray detector, EDX ou EDS) é um acessório que mede a energia associada a cada elétron. Dessa forma, o uso em conjunto do MEV e do EDX permite uma identificação mais precisa de que mineral está sendo analisado, já que cada elétron de determinado átomo apresenta energia específica. As imagens geradas pelo MEV-EDX apresentam excelente nitidez. Dessa forma, a utilização de um microscópio eletrônico de varredura equipado com capacidade de análise EDX fornece resultados que combinam detalhes da morfologia e da composição elementar de partículas individuais de GSR. Com o avanço da tecnologia, as indústrias de armamentos têm lançado munições cada vez mais modernas. O lançamento de munições que não apresentam metais pesados na composição da espuleta e o encamisamento total dos projéteis para evitar a evaporação de Pb tem dificultado e muito os trabalhos de investigação forense. Com isso, novas técnicas são necessárias na avaliação das partículas residuais. As técnicas mais utilizadas nestes casos estão relacionadas à separação. Por exemplo, tem-se utilizado as técnicas de eletroforese, cromatografia líquida, espectrometria atômica (Fluorescências de raios-X, XRF), espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado, ICP- MS, espectrometria de massas de íons secundários e espectrometria de absorção atômica. Porém, pouco se sabe acerca dessas técnicas e quase não são encontrados relatos na literatura. c) Drogas de abuso As drogas de abuso são substâncias psicotrópicas que atuam no sistema nervoso central (SNC), modificando o humor, a consciência, os sentimentos, as sensações, o estado de vigília, dentre outros. São responsáveis por causar dependência psíquica e física e podem ser classificadas em três classes: I) Depressores do SNC Exemplos: opiáceos/opioides, etanol e barbitúricos. II) Estimulantes do SNC Exemplos: cocaína ou crack, anfetaminas, metanfetaminas (como MDMA) e anorexígenos. III) Perturbadores do SNC Exemplos: drogas alucinógenas, como LSD, psilocibina, mescalina e canabinóides. A técnica analítica mais usada para identificar a presença de drogas de abuso é a ESI – MS, já descrita anteriormente. O Exame Químico Metalográfico e de Tintas Exame químico metalográfico Todo veículo deixa a indústria com um número de identificação. Esse número é aplicado ao metal pelo método da cunhagem a frio, que deixa uma impressão em baixo relevo na superfície metálica. O que os adulteradores fazem é remover as impressões em baixo relevo por ação mecânica, com o auxílio de abrasivos que desgastam a superfície do metal. Dessa forma, torna- se necessária uma ferramenta que identifique essas fraudes. O exame metalográfico é realizado por peritos e consiste em uma ferramenta de grande importância quando um veículo é adulterado e não se consegue provar por outros meios. O exame metalográfico visa identificar qualquer tipo de adulteração feita em veículos roubados. É realizado por meio da ação de reagentes específicos na superfície que contém a possível adulteração. O tipo de reagente utilizado no método depende da natureza da espécie de metal ou liga a ser tratada. Tudo vai depender de como se encontra a área suspeita a ser analisada. Por exemplo, caso a área esteja pintada, torna-se necessária a remoção da tinta. Qualquer traço de óleo ou graxa também deve ser eliminado. A superfície a ser analisada não deve conter ferrugem. Caso esteja presente, deve ser removida por meio do polimento com papel lixa. Ou seja, para a realização eficaz do exame, a área deve estar completamente limpa e lisa. Sempre que possível, antes de dar início ao exame, deve-se submeter a superfície a ser analisada ao aquecimento. Esse procedimento facilita o processo de revelação. Como já foi dito, o tipo de reagente depende da natureza do metal ou da liga a ser analisada. Segue abaixo uma lista das fórmulas dos melhores reagentes que, de acordo com os profissionais da área, têm produzido bons resultados: Para ferro fundido e ligas de magnésio – Identificação de numeração Solução reagente: Ácido Clorídrico..........120 ml Cloreto férrico..............30g Cloreto cúprico.............80g Álcool metílico...........1000ml Nesse caso, a superfície a ser tratada deve estar completamente limpa e lisa. Deve-se uniformizar a superfície em questão com o auxílio de lixas de 00 e 000 (de ourives) para que a fórmula reativa possa atuar. Aplica-se a solução na superfície do metal onde se deseja revelar a numeração adulterada. A aplicação é feita com o auxílio de um bastão de vidro em cuja extremidade se encontra um chumaço de algodão, que é embebido na solução reativa. O sentido da aplicação do reagente deve ser sempre da esquerda para a direita, no sentido horizontal. Após a primeira aplicação, deve-se aguardar cerca de cinco minutos e repetir o processo por quatro ou cinco vezes. Após as quatro ou cinco aplicações do reativo, deve-se deixar a superfície em repouso por cerca de 10 minutos. Após este tempo, há o aparecimento de uma camada fina de óxido de cobre, que deve ser removida, já que ela dificulta a visualização da numeração. Esse procedimento deve ser repetido várias vezes até a gravação original, que foi destruída, começar a aparecer. Ferro fundido e aço fundido Solução reagente: 10% de ácido sulfúrico Bicromato de potássio. Gravações em superfícies de ferro e aço fundidos são consideradas as mais difíceis de serem reveladas. Torna-se necessária a constante aplicação do ácido, sendo preciso, em alguns casos, deixar a área suspeita imersa na solução por mais de três horas. Ferro ou aço batidos, estampados ou forjados Para revelações em ferro ou aço batidos, estampados ou forjados, são necessárias duas soluções reagentes. Solução reagente 1: Ácido clorídrico (80 ml); Água (60 ml); Cloreto de cobre (12,9 g); Álcool (30 ml). Solução reagente 2: Ácido nítrico a 15%. Deve-se realizar os seguintes procedimentos: a) passar a solução 1 durante 60 segundos; b) secar com algodão; c) aplicar a solução 2 durante 60 segundos. O procedimento deve ser repetido até que apareçam os vestígios procurados. Alumínio Nessa categoria, a solução reagente mais indicada é a Solução de Vilela. Porém, é uma solução de alta periculosidade. Solução de Vilela: Glicerina (30 ml); Ácido fluorídrico (20 ml); Ácido nítrico (10 ml). A solução deve ser aplicada de forma contínua até a numeração aparecer. Devido à alta periculosidade da solução de Vilela, também pode ser utilizada a solução de Hume Rothery. Solução de Hume Rothery: Cloreto de Cobre (500g); Ácido Clorídrico (5 ml); Água (1000 ml); É uma solução que garante bons resultados, porém deve ser passada alternadamente com água destilada para evitar a formação de depósito de cobre. Cobre, latão, prata alemã e outras ligas de cobre Solução Reagente: Cloreto de Ferro (19 g); Ácido clorídrico (6 ml); Água (100 ml). A forma de aplicação é semelhante às demais. É uma solução reagente de ação extremamente lenta. Dessa forma, muitos profissionais da área recomendam cercar com plasticina a área a pesquisar, formando, assim, uma cerca dura impermeável que possibilitará o uso do reagente como um banho, ficando a referida área totalmente imersa. Ácido Inoxidável Alguns pesquisadores recomendam a aplicação de ácido sulfúrico diluído. Outros recomendam a aplicação de uma solução deácido clorídrico e álcool. Chumbo (baterias de automóveis etc.) Solução reagente: Ácido acético glacial (três partes); Peróxido de hidrogênio. Após a aplicação, recomenda-se limpar o metal com ácido nítrico concentrado. Zinco Solução reagente: Hidróxido de sódio dissolvido em água, a 10%. Por ser uma solução de ação lenta, recomenda-se imersão total da área suspeita. Estanho Solução reagente: Solução de ácido clorídrico a 10%. Recomenda-se aplicar a solução alternadamente com água. Repetir esse procedimento até a visualização. Exame químico de tintas As tintas de canetas são fabricadas de acordo com suas propriedades físicas como densidade, cor, viscosidade, tensão superficial e resistência à água. Para que isso seja possível é necessário o controle da composição química das tintas. A análise de tintas é de grande importância para a Ciência, em especial, à Química Forense, devido ao alto número de falsificações e adulterações de documentos. O exame de tintas é baseado em dois fatores: No tipo de componente utilizado para dissolver o corante; Na pigmentação do corante. Há três tipos de componentes químicos utilizados para dissolver o corante: gel, água e solvente. Portanto, a discriminação das tintas em uma investigação forense depende de sua cor e de suas composições química e mineralógica. O exame químico de tintas visa determinar a autenticidade de determinado documento questionado legalmente. O exame envolve a identificação de substâncias empregadas na confecção da tinta usada no documento questionado e a compatibilidade com a data do mesmo. A técnica mais utilizada nessa avaliação é a espectroscopia de Raman, já descrita anteriormente, devido a diversos fatores como: • A espectroscopia de Raman é uma técnica que apresenta capacidade considerável na identificação de compostos químicos; • Nessa técnica não é necessário preparar a amostra; • A avaliação pode ser feita diretamente nos locais onde estão acondicionadas as amostras; • É uma técnica não invasiva; • Não destrói a amostra; • Proporciona rapidez às análises. Dessa maneira, a espectroscopia Raman, em análise de tintas, fornecerá uma resposta baseada nas características inerentes de cada tinta, distinguindo-as quimicamente. As informações são obtidas na forma de um espectro de Raman. FIGURA - ESPECTROS RAMAN FONTE: Disponível em: <http://www.ebah.com.br>. A figura mostra exemplos de espectros Raman para cada tipo de tonalidade. Os espectros são facilmente distinguíveis devido à diferença em suas composições químicas.
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