Avanços na espectroscopia Raman tornam a CSI realidade.

CSI, Arquivos Forenses e Bones são séries policiais imperdíveis baseadas em ciência forense. Mas, como dizem, a verdade às vezes é mais estranha que a ficção.

Graças a métodos espectroscópicos altamente sofisticados, os cientistas forenses agora podem fazer coisas consideradas ficção científica no passado. Isso inclui traçar o perfil de uma pessoa com base em fluidos corporais e identificar o calibre de uma arma com base em resíduos de disparo.

Esses métodos utilizam técnicas de espectroscopia vibracional, Raman e ATR FTIR (espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier por reflectância total atenuada). Mas a espectroscopia Raman é a estrela.

Igor K. Lednev, Ph.D., é professor do Departamento de Química da Universidade de Albany, Universidade Estadual de Nova York. Ele tem desenvolvido o uso da espectroscopia Raman para diversas aplicações forenses.

Nos últimos 12 anos, o Departamento de Justiça dos EUA forneceu financiamento a Lednev e seus associados para desenvolver tecnologia que identifica e analisa vestígios de fluidos corporais em locais de crime.

As manchas biológicas incluem sangue, saliva, sêmen, fluido vaginal, suor e urina. Vestígios de fluidos corporais são importantes porque constituem a principal fonte de evidências de DNA. Atualmente, a polícia utiliza diversos testes bioquímicos para detectar e identificar fluidos corporais.

A maioria dos testes utilizados na cena do crime são presuntivos, o que significa que resultados falso-positivos são possíveis e testes confirmatórios adicionais precisam ser realizados em laboratório. Além disso, todos os testes atuais afetam a amostra.

“Todos esses testes são destrutivos para a amostra e, mais importante, todos eles são específicos para um fluido corporal individual. Não existe um teste universal para todos os fluidos corporais”, disse Lednev. “Estamos usando a espectroscopia Raman para desenvolver um teste confirmatório universal, que pode ser usado para todos os principais fluidos corporais de forma não destrutiva.”

Lednev utiliza a espectroscopia Raman, que pode criar uma "impressão digital" não destrutiva da composição química da substância testada. Lednev está trabalhando com a espectroscopia Raman em técnicas universais e não destrutivas.

Ele e seus colaboradores desenvolveram um software automatizado para identificar todos os principais traços de fluidos corporais em amostras depositadas sobre um substrato de folha de alumínio que não interfere na análise.

“Ainda precisamos desenvolver um software para fluidos corporais secos em superfícies comuns, como carpetes, pisos, azulejos, enfim, qualquer coisa que se encontre em uma cena de crime”, disse ele. “Isso seria extremamente útil para as autoridades policiais, para fazer a identificação sem tocar na amostra biológica.”

Lednev também pode analisar manchas biológicas para identificar o tempo decorrido desde a deposição, ou seja, a idade de uma mancha de sangue. Isso é importante para determinar a hora em que um crime ocorreu. E se a cena do crime incluir várias manchas de sangue, as manchas mais antigas podem ser eliminadas para que a polícia possa se concentrar nas evidências relevantes.

O próximo desafio é transferir essa tecnologia de um instrumento de mesa para um instrumento portátil que possa ser levado até o local do crime. Um instrumento Raman portátil, por exemplo.

Lednev está testando alguns desses instrumentos em seu laboratório. Ele precisa desenvolver uma metodologia e torná-la acessível às agências de aplicação da lei. Mas é uma faca de dois gumes que pode economizar dinheiro a longo prazo. Um dispositivo como esse não exigiria nenhum consumível e poderia ser usado para muitas outras aplicações forenses, incluindo a identificação confirmatória de drogas ilícitas.

“A ideia é que, se eles conseguirem esse instrumento, todo o resto será muito barato”, disse Lednev. “Instrumentos que podem ser usados por anos sem custos adicionais.”

Esse tipo de instrumento identificaria rapidamente quais amostras coletar em uma cena de crime. Atualmente, é caro para a polícia coletar todas as amostras diversas apenas para obter as que desejam.

Ao descobrir uma cena de crime, é importante que a polícia imediatamente trace um perfil do suspeito. Raça, gênero e idade aproximada ajudam a restringir a lista de suspeitos.

Mais recentemente, Lednev começou a trabalhar com a caracterização fenotípica. Ele consegue determinar o sexo, a raça e a idade do doador com base em uma coloração biológica.

Essa técnica ainda não está pronta para uso em cenas de crime. Lednev e seu grupo publicaram uma prova de conceito. Uma grande população de doadores precisa ser testada para avaliar a metodologia desenvolvida, assim como os ensaios clínicos piloto validam novos métodos desenvolvidos para o diagnóstico de doenças.

Os resíduos de disparo de arma de fogo (GSR) contêm três elementos: chumbo, bário e antimônio. Essa é uma combinação única de elementos. Se a polícia detectar os três elementos, presume-se que se trata de resíduo de disparo. Existem pouquíssimas fontes ambientais que contenham os três elementos.

Lednev e seus associados foram além.

Eles coletaram resíduos de disparos de armas de fogo que utilizavam munição de diferentes calibres. Em seguida, analisaram a composição química desses resíduos por meio da espectroscopia Raman. Depois, construíram um modelo estatístico para diferenciar as partículas provenientes de diferentes armas de fogo.

O modelo foi testado e apresentou 100% de precisão. A espectroscopia Raman permitiu distinguir os diferentes calibres das armas a partir dos resíduos.

“Isso significa que, se houver um incidente com disparos, e o tiro tiver sido disparado a curta distância, resultando em resíduos de pólvora na vítima, a polícia pode coletar esses resíduos e a pistola do suspeito. Podemos usar essa pistola em um estande de tiro, coletar e caracterizar seus resíduos de pólvora e determinar se os resíduos encontrados na vítima podem ter vindo dessa pistola. Também podemos descartar outras armas de fogo dessa forma.”

Lednev acredita que essa tecnologia está pronta para uso no mundo real. Como a análise é feita em laboratório, não há necessidade de realizá-la em campo.

Recentemente, o chumbo foi eliminado de algumas munições para torná-las mais ecológicas. Se o bário e o antimônio forem mantidos, a precisão dos testes de resíduos de disparos é baixa, pois esses dois elementos são comuns no meio ambiente. Isso pode gerar muitos resultados falso-positivos. O método atual funciona apenas com os três elementos presentes nos resíduos inorgânicos de disparos.

Isso nos leva a outra área de estudo: resíduos orgânicos versus inorgânicos de disparos de arma de fogo. Os resíduos inorgânicos contêm elementos químicos como chumbo, bário e antimônio. Os resíduos orgânicos de disparos de arma de fogo consistem principalmente em pólvora parcialmente queimada e não queimada e não contêm chumbo, bário e antimônio. A espectroscopia Raman pode detectar e caracterizar partículas orgânicas e inorgânicas, auxiliando na identificação de munição sem chumbo.

“A espectroscopia Raman busca a composição molecular”, disse Lednev. “Como impressões digitais de substâncias químicas, a espectroscopia Raman detecta as estruturas químicas das moléculas. A espectroscopia Raman é muito mais específica do que a análise elementar.”

Essa tecnologia ainda está em desenvolvimento. Lednev e seu grupo já receberam patentes para ela, mas ainda não a disponibilizaram para profissionais da área.

“É aqui que precisamos trabalhar com HORIBA, para desenvolver um software fácil de usar e fabricar instrumentos do tipo caixa-preta, que a polícia possa usar simplesmente apertando um botão e obtendo o resultado. Estimo que um primeiro protótipo comercial estará pronto para validação policial dentro de três a cinco anos”, disse ele.

O laboratório de Lednev utiliza um microscópio Raman confocal XploRA™ PLUS e um microscópio Raman confocal LabRAM HR Evolution.

“O XploRA PLUS é fácil de usar e muito robusto. Os alunos adoram”, disse Lednev. “Temos o LabRAM HR Evolution para pesquisa fundamental de alto desempenho.”

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