A ciência forense moderna caminha lado a lado com a pesquisa científica. Os cientistas forenses se deparam diariamente com vários casos que requerem a análise de resíduos provenientes de disparos de arma de fogo (gunshot residues - GSR). Este trabalho contempla o desenvolvimento de uma metodologia para determinar assinaturas químicas de disparos de arma de fogo, medindo-se as concentrações de Pb, Ba e Sb presentes nos resíduos provenientes destes disparos depositados nas proximidades do orifício de entrada de projéteis, baseada na técnica de espectrometria de massas de alta resolução com fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP-MS). Foram realizados disparos em cinco tipos de tecidos-alvos e coletados testemunhos em regiões próximas ao orifício de entrada dos projéteis. Os resultados demonstraram que o método possibilitou identificar e distinguir os resíduos de revólver calibre .38 ao de pistolas calibres .40 e 9 mm. O uso de gráficos ternários como ferramenta de análise dos dados coletados, permitiu identificar padrões específicos de distribuição de amostras em branco e dos resíduos depositados após disparos de revólveres e pistolas. A metodologia possibilitou a atribuição da origem dos disparos por meio de confirmação dos resíduos coletados também das mãos dos atiradores. Como conseqüência a metodologia representa um grande avanço nos procedimentos da polícia e visa adicionar uma contribuição valiosa às investigações forenses. / The modern forensic science goes hand in hand with scientific research. The forensic scientists are faced every day with many cases requiring the analysis of residues from firing gun (gunshot residues GSR). This works describes the development of a methodology to determine chemical signatures of shots from a firearm, by measuring the concentrations of Pb, Ba e Sb in the residues from these shots deposited near the entrance hole of bullets, based on the technique with high resolution inductively coupled plasma mass spectrometry (HRICP-MS). Shots were performed on five types of target-fabrics and collected testimonies from regions close to the entrance hole of projectiles. The results showed that the method enabled us to identify and distinguish the residues of the .38 caliber revolver and pistols .40 and 9mm caliber. The use of ternary graphs as a tool for data analysis helped to identify specific patterns of distribution of blank samples and gunshot residues deposited after firing revolvers and pistols. The methodology enabled the assignment of the origin of the shot through the confirmation of the residues collected also from the hands of shooters. As a result the methodology in police procedures and aims to add a valuable contribution to forensic investigations.

A ciência forense moderna caminha lado a lado com a pesquisa científica. Os cientistas forenses se deparam diariamente com vários casos que requerem a análise de resíduos provenientes de disparos de arma de fogo (gunshot residues - GSR). Este trabalho contempla o desenvolvimento de uma metodologia para determinar assinaturas químicas de disparos de arma de fogo, medindo-se as concentrações de Pb, Ba e Sb presentes nos resíduos provenientes destes disparos depositados nas proximidades do orifício de entrada de projéteis, baseada na técnica de espectrometria de massas de alta resolução com fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP-MS). Foram realizados disparos em cinco tipos de tecidos-alvos e coletados testemunhos em regiões próximas ao orifício de entrada dos projéteis. Os resultados demonstraram que o método possibilitou identificar e distinguir os resíduos de revólver calibre .38 ao de pistolas calibres .40 e 9 mm. O uso de gráficos ternários como ferramenta de análise dos dados coletados, permitiu identificar padrões específicos de distribuição de amostras em branco e dos resíduos depositados após disparos de revólveres e pistolas. A metodologia possibilitou a atribuição da origem dos disparos por meio de confirmação dos resíduos coletados também das mãos dos atiradores. Como conseqüência a metodologia representa um grande avanço nos procedimentos da polícia e visa adicionar uma contribuição valiosa às investigações forenses. / The modern forensic science goes hand in hand with scientific research. The forensic scientists are faced every day with many cases requiring the analysis of residues from firing gun (gunshot residues GSR). This works describes the development of a methodology to determine chemical signatures of shots from a firearm, by measuring the concentrations of Pb, Ba e Sb in the residues from these shots deposited near the entrance hole of bullets, based on the technique with high resolution inductively coupled plasma mass spectrometry (HRICP-MS). Shots were performed on five types of target-fabrics and collected testimonies from regions close to the entrance hole of projectiles. The results showed that the method enabled us to identify and distinguish the residues of the .38 caliber revolver and pistols .40 and 9mm caliber. The use of ternary graphs as a tool for data analysis helped to identify specific patterns of distribution of blank samples and gunshot residues deposited after firing revolvers and pistols. The methodology enabled the assignment of the origin of the shot through the confirmation of the residues collected also from the hands of shooters. As a result the methodology in police procedures and aims to add a valuable contribution to forensic investigations.

Diariamente milhares de profissionais da área de segurança utilizam armas de fogo, quer em ações de combate a criminalidade; quer em treinamentos obrigatórios que a atividade exige. Apesar disso a quantidade de informação sobre os riscos à saúde desses profissionais devido da exposição aos resíduos de disparos, especialmente quando são usadas armas de grosso calibre, ainda é escassa. Este trabalho pretendeu trazer uma contribuição às discussões sobre o tema com uma proposta de normalização para ser observada no planejamento dos procedimentos de treinamento e atividades desses profissionais. Para tanto foram estudados dois grupos de profissionais: o primeiro, profissionais militares da Polícia Militar do Estado de São Paulo durante intensas jornadas de treinamento com esforço físico e grande numero de disparos com armas de fogo de grosso calibre O segundo grupo envolvendo peritos criminais do núcleo de balística do Instituto de Criminalística da Secretaria de Segurança do Estado de São Paulo. Foram utilizadas amostras de materiais biológicos (sangue, urina e saliva) e amostras do ar dos ambientes fechados onde estas rotinas de trabalho ocorrem. No caso dos profissionais militares, os níveis dos metais monitorados no ar variaram de acordo com o tipo de arma e munição utilizada, sendo ultrapassado o limite de tolerância estabelecido na NR-15 (100 μg/m3) após o uso de espingarda (216 μg/m3). A média e desvio padrão dos níveis de chumbo no sangue antes (3,3 μg/dL ± 0,7) e depois (18,2 μg/dL ± 5,1) do curso indicam que ouve um aumento importante num curto período de tempo, também houve aumento nos níveis de chumbo e antimônio na urina. No segundo caso de exposição ocupacional aos resíduos de disparo no núcleo dos peritos balísticos se verificou uma baixa quantidade de resíduos no ambiente de trabalho, se comparado com o Limite de Tolerância preconizado na norma NR-15, e uma baixa quantidade de chumbo no sangue (3,9 μg/dL ± 0,8) se comparado com o Índice Biológico Maximo Permitido IBMP (60 μg/dL) estabelecido na NR-7, sem embargo quando comparado o grupo de balísticos com o grupo controle (1,8 μg/dL ± 0,7) estabeleceu se uma diferença. O estudo dos cenários de exposição permitiu gerar uma proposta para trabalho seguro nestes ambientes e recomendações para o desenho e uso de estantes fechados de disparo. Os câmbios que se introduzam nos costumes e comportamentos dos profissionais levaram uma diminuição do risco associado ao uso de armas de fogo nestes estantes. As conclusões do presente trabalho contribuem para a adequação das medidas de proteção dos trabalhadores de segurança, e na adequação da legislação relativa aos limites de tolerância e índices bilógicos empregados no controle de saúde ocupacional. / Daily thousands of military officers from security forces use fire arms, sometimes in actions against crime or in mandatory training seasons. Despite of this, there is a few information about the risk associated with firing ranges, especially when heavy weapons are used in a hard training seasons with hard physical work and elevated number of rounds, the security forces might be under risk of intoxication. Other types of exposure with less frequency and intensity, but using a high lead containing ammunition and different types of weapons, like in the ballistics forensic cases are not yet sufficiently studied. Data from these types of occupational exposure in these environments are important in order to establish safety working procedures. The goal in this research is to study the occupational exposure in the police department and the ballistics laboratories in personal who are under the risk of this exposure in their routinely daily work and during the training courses in the Sao Paulo´s Military Police Department. In order to reach this, some biological materials were sampled (blood, urine and saliva) as well as air samples from the environment in the firing ranges during routinely daily work. In the two studied cases the monitored airborne lead varied in accordance with the type of weapon and ammunition used, and was ultra passed the limit of exposure established in the norm NR-15 (100 μg/m3) after the shot gun was used during the training season (216 μg/m3). The average and standard deviation of lead content in blood before (3,3 μg/dL ± 0,7) and after (18,2 μg/dL ± 5,1) de training season shows a significant rise of the lead levels in a very short period of time. An increment of the lead and antimony levels in urine was demonstrated. The other studied case, in the ballistics laboratory showed minor increments of lead in blood and airborne residues when compared with the limits established in the norm NR- 7 (60 μg/dL) but when compared in a cohort study the data lead to establish a significant difference between the exposed group from the ballistics and the control group. These results let us to design a proposal to safely work in these environments and to give the recommendations in the engineering design of the indoor ranges. The implemented changes will lead to minimize the risk associated with the use of weapons and lead containing ammunitions. The conclusions of the present work contribute to adequateness of the related legislation and the tolerance limits of exposure used in the occupational health practice.

Diariamente milhares de profissionais da área de segurança utilizam armas de fogo, quer em ações de combate a criminalidade; quer em treinamentos obrigatórios que a atividade exige. Apesar disso a quantidade de informação sobre os riscos à saúde desses profissionais devido da exposição aos resíduos de disparos, especialmente quando são usadas armas de grosso calibre, ainda é escassa. Este trabalho pretendeu trazer uma contribuição às discussões sobre o tema com uma proposta de normalização para ser observada no planejamento dos procedimentos de treinamento e atividades desses profissionais. Para tanto foram estudados dois grupos de profissionais: o primeiro, profissionais militares da Polícia Militar do Estado de São Paulo durante intensas jornadas de treinamento com esforço físico e grande numero de disparos com armas de fogo de grosso calibre O segundo grupo envolvendo peritos criminais do núcleo de balística do Instituto de Criminalística da Secretaria de Segurança do Estado de São Paulo. Foram utilizadas amostras de materiais biológicos (sangue, urina e saliva) e amostras do ar dos ambientes fechados onde estas rotinas de trabalho ocorrem. No caso dos profissionais militares, os níveis dos metais monitorados no ar variaram de acordo com o tipo de arma e munição utilizada, sendo ultrapassado o limite de tolerância estabelecido na NR-15 (100 μg/m3) após o uso de espingarda (216 μg/m3). A média e desvio padrão dos níveis de chumbo no sangue antes (3,3 μg/dL ± 0,7) e depois (18,2 μg/dL ± 5,1) do curso indicam que ouve um aumento importante num curto período de tempo, também houve aumento nos níveis de chumbo e antimônio na urina. No segundo caso de exposição ocupacional aos resíduos de disparo no núcleo dos peritos balísticos se verificou uma baixa quantidade de resíduos no ambiente de trabalho, se comparado com o Limite de Tolerância preconizado na norma NR-15, e uma baixa quantidade de chumbo no sangue (3,9 μg/dL ± 0,8) se comparado com o Índice Biológico Maximo Permitido IBMP (60 μg/dL) estabelecido na NR-7, sem embargo quando comparado o grupo de balísticos com o grupo controle (1,8 μg/dL ± 0,7) estabeleceu se uma diferença. O estudo dos cenários de exposição permitiu gerar uma proposta para trabalho seguro nestes ambientes e recomendações para o desenho e uso de estantes fechados de disparo. Os câmbios que se introduzam nos costumes e comportamentos dos profissionais levaram uma diminuição do risco associado ao uso de armas de fogo nestes estantes. As conclusões do presente trabalho contribuem para a adequação das medidas de proteção dos trabalhadores de segurança, e na adequação da legislação relativa aos limites de tolerância e índices bilógicos empregados no controle de saúde ocupacional. / Daily thousands of military officers from security forces use fire arms, sometimes in actions against crime or in mandatory training seasons. Despite of this, there is a few information about the risk associated with firing ranges, especially when heavy weapons are used in a hard training seasons with hard physical work and elevated number of rounds, the security forces might be under risk of intoxication. Other types of exposure with less frequency and intensity, but using a high lead containing ammunition and different types of weapons, like in the ballistics forensic cases are not yet sufficiently studied. Data from these types of occupational exposure in these environments are important in order to establish safety working procedures. The goal in this research is to study the occupational exposure in the police department and the ballistics laboratories in personal who are under the risk of this exposure in their routinely daily work and during the training courses in the Sao Paulo´s Military Police Department. In order to reach this, some biological materials were sampled (blood, urine and saliva) as well as air samples from the environment in the firing ranges during routinely daily work. In the two studied cases the monitored airborne lead varied in accordance with the type of weapon and ammunition used, and was ultra passed the limit of exposure established in the norm NR-15 (100 μg/m3) after the shot gun was used during the training season (216 μg/m3). The average and standard deviation of lead content in blood before (3,3 μg/dL ± 0,7) and after (18,2 μg/dL ± 5,1) de training season shows a significant rise of the lead levels in a very short period of time. An increment of the lead and antimony levels in urine was demonstrated. The other studied case, in the ballistics laboratory showed minor increments of lead in blood and airborne residues when compared with the limits established in the norm NR- 7 (60 μg/dL) but when compared in a cohort study the data lead to establish a significant difference between the exposed group from the ballistics and the control group. These results let us to design a proposal to safely work in these environments and to give the recommendations in the engineering design of the indoor ranges. The implemented changes will lead to minimize the risk associated with the use of weapons and lead containing ammunitions. The conclusions of the present work contribute to adequateness of the related legislation and the tolerance limits of exposure used in the occupational health practice.

Duas metodologias distintas foram desenvolvidas para a determinação de chumbo em Resíduos de Disparos de Armas de Fogo (RDAF) utilizando microeletrodo de ouro. Na primeira delas, a superfície eletródica foi modificada com filme de bismuto em meio alcalino (pH = 13) e na outra as análises foram realizadas com microeletrodo não modificado em meio ácido com cloreto. Os RDAF foram coletados do alvo atingido pela bala e das mãos do atirador. Dos alvos, foi recortada uma região próxima ao orifício feito pela bala. Já para remoção dos RDAF das mãos do atirador, foi utilizado um algodão embebido em solução de EDTA 2% (m/v). Os resíduos foram submetidos a um processo de extração que consistiu em adicionar 10 mL de solução de HNO3 10% (m/m) ao frasco contendo o alvo ou o algodão com os RDAF. Em seguida, a mistura foi submetida ao ultrassom por 2 horas a uma temperatura de 60°C. As amostras provenientes dos alvos foram analisadas com o microeletrodo de ouro modificado com bismuto em meio alcalino por voltametria de redissolução anódica. Com essa metodologia, obteve-se um limite de detecção (3σ/sensibilidade) de 12,5 nmol L-1, uma faixa linear entre 40 e 6700 nmol L-1 e um desvio padrão relativo de 3,4% (n = 12). Foi possível analisar amostras provenientes de duas armas diferentes (pistola 9 mm e revólver 0.38 polegadas) e três munições distintas (normal, spl® e CleanRange®). Constatou-se um aumento da quantidade de chumbo presente nos resíduos à medida que o atirador se aproxima do alvo e que os valores dependem da arma e munição utilizadas. Com a outra metodologia as análises foram realizadas na própria solução extratora, com adição de cloreto, sem qualquer modificação da superfície eletródica. Neste caso, o limite de detecção (3σ/sensibilidade) encontrado foi de 1,7 nmol L-1, a faixa linear ficou entre 10 e 100 nmol L-1 e o desvio padrão relativo de 10 medidas foi 2,5%. Foram analisados resíduos provenientes das mãos dos atiradores de quatro diferentes armas (revólver 0.38 polegadas, espingardas calibre 12, 22 e 38) e de seis diferentes munições (CleanRange®, normal, semi-enjaquetada, 3T®, Eley® e CBC®). Os resultados obtidos com a metodologia proposta foram comparados com aqueles oriundos de análise por espectroscopia de absorção atômica e houve concordância em um nível de confiança de 95%. Foi também realizada uma análise quimiométrica das soluções contendo os RDAF. Os resultados mostraram a possibilidade de discriminação em relação à arma e munição utilizadas. Os filmes formados nas superfícies eletródicas foram estudados utilizando o Microscópio Eletroquímico de Varredura (SECM), a Microbalança Eletroquímica de Cristal de Quartzo (MECQ) e o Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV). A deposição dos filmes de bismuto, chumbo e bismuto/chumbo em meio alcalino ocorre de forma heterogênea e esses filmes reagem com oxigênio e ferricianeto. Em meio ácido, a presença do cloreto na solução de depósito do filme de chumbo provoca aumento na rugosidade do filme, com consequente melhoria no sinal analítico. Também se observou que o cloreto facilita o processo de redissolução do filme de chumbo. / Two different methodologies were developed to analyze lead from gunshot residues (GSR) with a gold microelectrode: modification of the electrode surface with a bismuth film in alkaline solution (pH = 13) and use of an unmodified gold microelectrode in acidic media with chloride. GSR were collected from cloth targets and shooters\' hand after test firing. From the targets, a region close to the bullet hole was cutted off. GSR were removed from the shooters\' hand using a cotton swab embedded in a 2% (m/v) EDTA solution. The target and the cotton swab were placed in a steril vial containing 10 mL of a 10% (m/m) HNO3 solution to extract the GSR. Then, all vials were placed in the ultrasound for 2 hours at 60°C. Samples from the targets were analyzed with a gold microelectrode modified with a bismuth film in alkaline solution by anodic stripping voltammetry with a detection limit of 12.5 nmol L-1 (3σ/slope), linear range between 40 and 6700 nmol L-1 and a relative standard deviation of 3.4% (n = 12). Two different handguns (pistoll 9 mm and a revolver 0.38 inches) and tree different ammunition (normal, spl® and CleanRange®) were analyzed and the lead amount was dependent on the gun and ammunition used in the tests. An increase in the amount of lead from the GSR was observed as the distance between the shooter and the target decreased. Lead analyses were also performed in the extraction solution with bare gold microelectrodes in the presence of chloride ions. In this case, the detection limit was 1.7 nmol L-1 (3σ/slope), the linear range lied between 10 and 100 nmol L-1 and the relative standard deviation for 10 measurements was 2.5%. GSR residues form four different guns (revolver 0.38 inches, 12 caliber pump, a repeating rifle 0.38 and a semi automatic .22 caliber rifle) and six different ammunitions (CleanRange®, normal, semi jacketed, 3T®, Eley® and CBC®) were analyzed. The results obtained with the proposed methodology were compared with those from atomic absorption spectroscopy analysis and the paired t-test student indicated that there was no significant difference between the results obtained with both methods at a 95% confidence level. A chemometric analysis was also performed and the results showed the possibility to discriminate the guns and the ammunitions used. Metallic flms formed onto the electrode surface were studied by using Scanning Electrochemial Microscopy (SECM), Electrochemical Quartz Crystal Microbalance (EQCM) and Scanning Electronic Microscopy (SEM). The deposition of bismuth, lead and bismuth/lead films in alkaline solution is heterogeneous and the films react with oxygen and ferricyanide. In acidic media, the presence of chloride ions in the depositing solution causes an increase in the film roughness and facilitates the lead film dissolution

Duas metodologias distintas foram desenvolvidas para a determinação de chumbo em Resíduos de Disparos de Armas de Fogo (RDAF) utilizando microeletrodo de ouro. Na primeira delas, a superfície eletródica foi modificada com filme de bismuto em meio alcalino (pH = 13) e na outra as análises foram realizadas com microeletrodo não modificado em meio ácido com cloreto. Os RDAF foram coletados do alvo atingido pela bala e das mãos do atirador. Dos alvos, foi recortada uma região próxima ao orifício feito pela bala. Já para remoção dos RDAF das mãos do atirador, foi utilizado um algodão embebido em solução de EDTA 2% (m/v). Os resíduos foram submetidos a um processo de extração que consistiu em adicionar 10 mL de solução de HNO3 10% (m/m) ao frasco contendo o alvo ou o algodão com os RDAF. Em seguida, a mistura foi submetida ao ultrassom por 2 horas a uma temperatura de 60°C. As amostras provenientes dos alvos foram analisadas com o microeletrodo de ouro modificado com bismuto em meio alcalino por voltametria de redissolução anódica. Com essa metodologia, obteve-se um limite de detecção (3σ/sensibilidade) de 12,5 nmol L-1, uma faixa linear entre 40 e 6700 nmol L-1 e um desvio padrão relativo de 3,4% (n = 12). Foi possível analisar amostras provenientes de duas armas diferentes (pistola 9 mm e revólver 0.38 polegadas) e três munições distintas (normal, spl® e CleanRange®). Constatou-se um aumento da quantidade de chumbo presente nos resíduos à medida que o atirador se aproxima do alvo e que os valores dependem da arma e munição utilizadas. Com a outra metodologia as análises foram realizadas na própria solução extratora, com adição de cloreto, sem qualquer modificação da superfície eletródica. Neste caso, o limite de detecção (3σ/sensibilidade) encontrado foi de 1,7 nmol L-1, a faixa linear ficou entre 10 e 100 nmol L-1 e o desvio padrão relativo de 10 medidas foi 2,5%. Foram analisados resíduos provenientes das mãos dos atiradores de quatro diferentes armas (revólver 0.38 polegadas, espingardas calibre 12, 22 e 38) e de seis diferentes munições (CleanRange®, normal, semi-enjaquetada, 3T®, Eley® e CBC®). Os resultados obtidos com a metodologia proposta foram comparados com aqueles oriundos de análise por espectroscopia de absorção atômica e houve concordância em um nível de confiança de 95%. Foi também realizada uma análise quimiométrica das soluções contendo os RDAF. Os resultados mostraram a possibilidade de discriminação em relação à arma e munição utilizadas. Os filmes formados nas superfícies eletródicas foram estudados utilizando o Microscópio Eletroquímico de Varredura (SECM), a Microbalança Eletroquímica de Cristal de Quartzo (MECQ) e o Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV). A deposição dos filmes de bismuto, chumbo e bismuto/chumbo em meio alcalino ocorre de forma heterogênea e esses filmes reagem com oxigênio e ferricianeto. Em meio ácido, a presença do cloreto na solução de depósito do filme de chumbo provoca aumento na rugosidade do filme, com consequente melhoria no sinal analítico. Também se observou que o cloreto facilita o processo de redissolução do filme de chumbo. / Two different methodologies were developed to analyze lead from gunshot residues (GSR) with a gold microelectrode: modification of the electrode surface with a bismuth film in alkaline solution (pH = 13) and use of an unmodified gold microelectrode in acidic media with chloride. GSR were collected from cloth targets and shooters\' hand after test firing. From the targets, a region close to the bullet hole was cutted off. GSR were removed from the shooters\' hand using a cotton swab embedded in a 2% (m/v) EDTA solution. The target and the cotton swab were placed in a steril vial containing 10 mL of a 10% (m/m) HNO3 solution to extract the GSR. Then, all vials were placed in the ultrasound for 2 hours at 60°C. Samples from the targets were analyzed with a gold microelectrode modified with a bismuth film in alkaline solution by anodic stripping voltammetry with a detection limit of 12.5 nmol L-1 (3σ/slope), linear range between 40 and 6700 nmol L-1 and a relative standard deviation of 3.4% (n = 12). Two different handguns (pistoll 9 mm and a revolver 0.38 inches) and tree different ammunition (normal, spl® and CleanRange®) were analyzed and the lead amount was dependent on the gun and ammunition used in the tests. An increase in the amount of lead from the GSR was observed as the distance between the shooter and the target decreased. Lead analyses were also performed in the extraction solution with bare gold microelectrodes in the presence of chloride ions. In this case, the detection limit was 1.7 nmol L-1 (3σ/slope), the linear range lied between 10 and 100 nmol L-1 and the relative standard deviation for 10 measurements was 2.5%. GSR residues form four different guns (revolver 0.38 inches, 12 caliber pump, a repeating rifle 0.38 and a semi automatic .22 caliber rifle) and six different ammunitions (CleanRange®, normal, semi jacketed, 3T®, Eley® and CBC®) were analyzed. The results obtained with the proposed methodology were compared with those from atomic absorption spectroscopy analysis and the paired t-test student indicated that there was no significant difference between the results obtained with both methods at a 95% confidence level. A chemometric analysis was also performed and the results showed the possibility to discriminate the guns and the ammunitions used. Metallic flms formed onto the electrode surface were studied by using Scanning Electrochemial Microscopy (SECM), Electrochemical Quartz Crystal Microbalance (EQCM) and Scanning Electronic Microscopy (SEM). The deposition of bismuth, lead and bismuth/lead films in alkaline solution is heterogeneous and the films react with oxygen and ferricyanide. In acidic media, the presence of chloride ions in the depositing solution causes an increase in the film roughness and facilitates the lead film dissolution

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Estuda também a potencialidade do uso das membranas de celulose bacteriana para a coleta de impressões digitais. Os métodos desenvolvidos consistem na reação da furosemida (FUR) com o regente cromogênico paradimetilaminocinamaldeído (p-DAC) 0,70% e ácido clorídrico (HCl) 1,72 mol L-1 em papel de filtro qualitativo com barreiras hidrofóbicas, com detecção espectrofotométrica e por histograma de cores; na reação do íon chumbo(II) (Pb2+) com rodizonato de sódio (ROD) 0,16% em meio micelar de dodecil sulfato de sódio (SDS) 5 mmol L-1 em membranas de celulose bacterianas, com detecção espectrofotométrica e por microscopia eletrônica de varredura (MEV); na reação de bumetanida (BMT) com o reagente p-DAC 0,6% e HCl 0,26 mol L-1 em papel de filtro qualitativo com barreiras hidrofóbicas, com detecção por histograma de cores e na coleta de impressões digitais utilizando membrana de celulose bacteriana impregnadas com ninidrina, nitrato de prata ou óxido de zinco, dos quais o nitrato de prata e a ninidrina atuaram como agentes de coleta razoáveis. Todas as concentrações foram otimizadas por planejamentos quimiométricos. As reações foram realizadas na forma de spot test, envolvendo a formação de um produto colorido em 545 nm para o chumbo, em 585 nm para a furosemida e 520 nm para a bumetanida. As curvas analíticas foram contruídas a partir de soluções padrões dos respectivos analitos. Os métodos desenvolvidos para a bumetanida e para a furosemida foram aplicados em amostras de urina sintética e natural fortificadas e os resultados obtidos foram comparados estatisticamente com métodos comparativos. A validação dos métodos foi realizada por adição de padrão e recuperação e por comparação de métodos, no caso da FUR e da BMT, obtendo-se recuperações entre 98,0 e 115,3% para os métodos de quantificação da furosemida e entre 93,0 e 102,0% para o método de quantificação da bumetanida. O método de coleta de GSR é baseado na utilização de membranas finas de celulose bacteriana desenvolvidas pelo Grupo de Materiais Fotônicos do IQ-UNESP.Para os GSR foram realizadas 40 coletas totais em tempos de coleta após o disparo (diferentes e conhecidos), sendo sua comparação realizada através das curvas analíticas, mostrando ser possível a detecção do tempo de disparo com uma margem de erro de aproximadamente 5 minutos. Os resultados foram comparados estatisticamente e os valores obtidos a partir de testes estatísticos mostraram que os métodos podem ser usados para análises de rotina em laboratórios forenses. / This work describes the development of analytical methods for the quantitative determination of furosemide and bumetanide in urine samples using diffuse reflectance spectroscopy (for furosemide) and scanning imaging with quantification by color histogram using RGB color pattern (for both). It involves also the development of a quantitative method for the detection of lead in gunshot residues (GSR) in the hands of the shooters using bacterial cellulose membranes as substrate collection, aiming the discovery of shooting time. It is also done the quantification of lead in progressive hair lotions samples using a previously developed method, aiming the detection of products adulterations and quality control. It also studies the potentiality of the usage of bacterial cellulose membranes for the collection of fingerprints. The developed methods are consisted in the reaction of furosemide (FUR) with the cromogenic reagent p-dimethylamino cinnamaldehyde (p-DAC) 0.70% and hydrochloric acid (HCl) 1.72 mol L-1 in qualitative filter papers with hydrophobic barrier, with spectrophotometric detection and by color histogram; in the reaction of lead(II) ion (Pb2+) with sodium rhodizonate (ROD) 0.16% in micellar medium of sodium dodecyl sulfate (SDS) 5 mmol L-1 in bacterial cellulose membranes with spectrophotometric detection and by scanning electron microscopy; in the reaction of bumetanide (BMT) with the reagent p-dimethylamino cinnamaldehyde (p-DAC) 0.6% and hydrochloric acid (HCl) 0.27 mol L-1 in qualitative filter papers with hydrophobic barrier with color histogram detection an in the collect of fingerprints using bacterial cellulose membranes impregnated with ninhydrine, silver nitrate or zinc oxide, of which the silver nitrate and ninhydrin acted as reasonable collection agents. All concentrations were optimized through chemometrics designs. The reactions were carried out as spot test, involving the formation of a colored product at 545 nm for lead, in 585 nm for furosemide and in 520 nm for bumetanide. Analytical curves were built from standard solutions of the respective analytes. The methods developed for furosemide and bumetanide were applied in fortified synthetic and natural urine samples and the results obtained were compared statistically with comparative methods. The validation of the methods were performed by standard addition and recovery and by comparison of methods, for FUR and BMT, yielding recoveries between 98.0 and 115.3% for furosemide quantification methods and between 93.0 and 102.0% for the quantification method for bumetanide. GSR collection method is based on the use of thin membranes of bacterial cellulose developed by Photonic Materials Group IQ-UNESP. For GSR, 40 total collections were carried out in known and different times of collection after shooting times and their comparison through analytical curves were done, showing the possibility of the detection of the shooting time with an error of 5 minutes, approximately. The results were statistically compared and the values obtained from statistical tests showed that the methods can be used for routine analysis in forensic laboratories.

Ce travail de thèse rentre dans le cadre d’un projet de recherche appliquée mené à l’Institut National de Criminalistique et de Criminologie s’intitulant « développement d’un système intégral de détection et d’identification de résidus de tir » visant à doter le laboratoire de balistique chimique d’un outil performant pour la recherche et la caractérisation des résidus de tir aussi bien inorganiques qu’organiques. Comme nous l’expliquons dans le chapitre 1, l’analyse des résidus de tir est aujourd’hui essentiellement basée sur la mise en évidence par microscopie électronique à balayage des particules métalliques provenant de l’amorce. Cette pratique a des limites. Introductif, ce chapitre met en lumière la relation entre criminologie et criminalistique, donne un aperçu de la classification des armes et décrit les relations entre les armes de poing, les munitions, les résidus de tir et la criminalistique. La motivation de l’analyse de résidus organiques et plus particulièrement des stabilisants pour poudres propulsives y est aussi expliquée. Le but principal de ce travail étant le développement d’une méthode d’analyse des stabilisants par spectrométrie de masse en tandem couplée à la chromatographie liquide à haute performance (LC-MS/MS), ce premier chapitre aborde de façon détaillée le principe de fonctionnement d’un spectromètre de masse quadripolaire, qu’il soit avec simple quadripôle ou en tandem, et traite avec une attention particulière les aspects relatifs à la production d’ions, l’acquisition des données et la détection des ions. Le chapitre 2 est consacré aux résultats et discussions. Comme point de départ de tous les travaux ultérieurs, l’optimisation du fonctionnement du spectromètre et plus particulièrement la détermination des « ions précurseurs » et des « ions produits » y est traitée en détails. De plus, l’étude de la fragmentation des ions précurseurs y occupe une place prépondérante et conditionne l’établissement d’une méthode de détection et d’acquisition des données. Dans ce même chapitre sont successivement traités la mise au point de la méthode chromatographique pour l’analyse des stabilisants par LC-MS/MS, le couplage LC-MS/MS, la collecte et préparation des échantillons, dont l’extraction sur phase solide (SPE). Disposant des procédures de traitement des échantillons et d’une méthode LC-MS/MS, il nous a été possible de mener l’étude de faisabilité de l’analyse des stabilisants dans les échantillons prélevés sur les mains d’un tireur. Cette étude fait l’objet d’une proposition de publication jointe en annexe. Pour être exploitable en criminalistique, ce travail est complété par une étude sur les fréquences d’observation des stabilisants pour poudres propulsives sur les mains des non-tireurs. L’ensemble des résultats nous permet de dresser un bilan et proposer des perspectives décrites dans le chapitre 3. A cet égard, nous proposons de poursuivre les essais relatifs aux tests de persistance des résidus de stabilisant sur les mains des tireurs et d’entamer une étude sur la caractérisation des résidus de tir de la nitrocellulose. Du point de vue de l’exploitation des acquis de ce travail, nous suggérons que les méthodes et procédures développées soient mises à l’épreuve dans les affaires nécessitant l’analyse des prélèvements effectués sur les vêtements d’un suspect ou d’une victime. Cette mise à l’épreuve permettra de comparer l’efficacité de la méthode LC-MS/MS à celle de la technique SEM/EDX habituellement utilisée. Le chapitre 4 est consacré aux matériels et méthodes détaillant notamment les procédures de collectes et de traitement des échantillons, les paramètres de fonctionnement du spectromètre de masse et les méthodes analytiques. <br> <br> This thesis deals with a research project entitled "Development of an integral system of detection and identification of gunshot residues”, carried out at the Belgian National Institute of Criminalistics and Criminology (NICC). This project aims at providing the Laboratory of Chemical Ballistics, a powerful tool to detect and identify organic gunshot residues. For instance, the analyses of gunshot residues is presently performed mainly for characterizing metallic particles originating from the primer, using scanning electron microscopy coupled to energy dispersive X-ray microanalysis (SEM-EDX). However this technique has its limits and the goal of the thesis was the development of a method for the analysis of the stabilizers (and their derivatives) present in propellant powders with the use of tandem mass spectrometry coupled to high performance liquid chromatography (LC-MS/MS). The introduction highlights the relations between Criminology and Criminalistics; it gives an outline of the classification of weapons, and describes how handguns, ammunitions, gunshot residues and Criminalistics can be linked when investigating criminal cases. The motivation of the analysis of organic gunshot residues and in particular the propellant powder stabilizers is also explained. Chapter 1 deals in detail with the working principle of a quadrupole mass spectrometer, whether it is with a single quadrupole or composed of a tandem mass spectrometer. Important aspects connected with the ion production, the data acquisition and the ion detection are also considered. Chapter 2 presents the results and discussions. It begins with the optimization of the operating conditions of the spectrometer, and focuses more specifically on the determination of “precursor ions" and "daughter ions”. The study of the precursor ion is more important because it is required for the choice of parameters involved in the data acquisition mode. The development of a liquid chromatography (LC) method and the procedures for collecting and preparing the samples are explained. Moreover, Chapter 2 summarizes the results of a feasibility study of the analyses of stabilizers in samples collected from the hands of a shooter. This study was published in a peer reviewed journal [1]. A complementary study on the frequencies of observation of stabilizers on the hands of non-shooter persons is reported at the end the Chapter. The results allow also proposing perspectives which are described in Chapter 3. In this respect, the characterization of nitrocellulose residues and the study of the persistence of stabilizer residues on the hands of shooters should be undertaken. From the practical point of view, the developed methods and procedures should be tested in real cases which involve the analyses of the samples taken from the clothing of suspects and/or victims. These tests should allow an assessment of the LC-MS/MS method compared to the efficiency of the SEM/EDX technique currently used. Chapter 4 is dedicated to the materials and methods; the sample collection and treatment procedures, as well as the working parameters of the mass spectrometer and the analytical methods are explained in detail. [1]. Désiré Laza, Ph.D.; Bart Nys, Ph.D.; Jan De Kinder, Ph.D.; Andrée Kirsch - De Mesmaeker, Ph.D.; and Cécile Moucheron, Ph.D. Development of a Quantitative LC-MS/MS Method for the Analysis of Common Propellant Powder Stabilizers in Gunshot Residue. J. Forensic Sci, July 2007, Vol. 52, N° 4, 842-850.

Ce travail de thèse rentre dans le cadre d’un projet de recherche appliquée mené à l’Institut National de Criminalistique et de Criminologie s’intitulant « développement d’un système intégral de détection et d’identification de résidus de tir » visant à doter le laboratoire de balistique chimique d’un outil performant pour la recherche et la caractérisation des résidus de tir aussi bien inorganiques qu’organiques. Comme nous l’expliquons dans le chapitre 1, l’analyse des résidus de tir est aujourd’hui essentiellement basée sur la mise en évidence par microscopie électronique à balayage des particules métalliques provenant de l’amorce. Cette pratique a des limites. Introductif, ce chapitre met en lumière la relation entre criminologie et criminalistique, donne un aperçu de la classification des armes et décrit les relations entre les armes de poing, les munitions, les résidus de tir et la criminalistique. La motivation de l’analyse de résidus organiques et plus particulièrement des stabilisants pour poudres propulsives y est aussi expliquée. Le but principal de ce travail étant le développement d’une méthode d’analyse des stabilisants par spectrométrie de masse en tandem couplée à la chromatographie liquide à haute performance (LC-MS/MS), ce premier chapitre aborde de façon détaillée le principe de fonctionnement d’un spectromètre de masse quadripolaire, qu’il soit avec simple quadripôle ou en tandem, et traite avec une attention particulière les aspects relatifs à la production d’ions, l’acquisition des données et la détection des ions.<p>Le chapitre 2 est consacré aux résultats et discussions. Comme point de départ de tous les travaux ultérieurs, l’optimisation du fonctionnement du spectromètre et plus particulièrement la détermination des « ions précurseurs » et des « ions produits » y est traitée en détails. De plus, l’étude de la fragmentation des ions précurseurs y occupe une place prépondérante et conditionne l’établissement d’une méthode de détection et d’acquisition des données. Dans ce même chapitre sont successivement traités la mise au point de la méthode chromatographique pour l’analyse des stabilisants par LC-MS/MS, le couplage LC-MS/MS, la collecte et préparation des échantillons, dont l’extraction sur phase solide (SPE). Disposant des procédures de traitement des échantillons et d’une méthode LC-MS/MS, il nous a été possible de mener l’étude de faisabilité de l’analyse des stabilisants dans les échantillons prélevés sur les mains d’un tireur. Cette étude fait l’objet d’une proposition de publication jointe en annexe. Pour être exploitable en criminalistique, ce travail est complété par une étude sur les fréquences d’observation des stabilisants pour poudres propulsives sur les mains des non-tireurs.<p>L’ensemble des résultats nous permet de dresser un bilan et proposer des perspectives décrites dans le chapitre 3. A cet égard, nous proposons de poursuivre les essais relatifs aux tests de persistance des résidus de stabilisant sur les mains des tireurs et d’entamer une étude sur la caractérisation des résidus de tir de la nitrocellulose. Du point de vue de l’exploitation des acquis de ce travail, nous suggérons que les méthodes et procédures développées soient mises à l’épreuve dans les affaires nécessitant l’analyse des prélèvements effectués sur les vêtements d’un suspect ou d’une victime. Cette mise à l’épreuve permettra de comparer l’efficacité de la méthode LC-MS/MS à celle de la technique SEM/EDX habituellement utilisée. <p>Le chapitre 4 est consacré aux matériels et méthodes détaillant notamment les procédures de collectes et de traitement des échantillons, les paramètres de fonctionnement du spectromètre de masse et les méthodes analytiques.<p><p><br><p><br><p><p>This thesis deals with a research project entitled "Development of an integral system of detection and identification of gunshot residues”, carried out at the Belgian National Institute of Criminalistics and Criminology (NICC). This project aims at providing the Laboratory of Chemical Ballistics, a powerful tool to detect and identify organic gunshot residues. For instance, the analyses of gunshot residues is presently performed mainly for characterizing metallic particles originating from the primer, using scanning electron microscopy coupled to energy dispersive X-ray microanalysis (SEM-EDX). However this technique has its limits and the goal of the thesis was the development of a method for the analysis of the stabilizers (and their derivatives) present in propellant powders with the use of tandem mass spectrometry coupled to high performance liquid chromatography (LC-MS/MS).<p>The introduction highlights the relations between Criminology and Criminalistics; it gives an outline of the classification of weapons, and describes how handguns, ammunitions, gunshot residues and Criminalistics can be linked when investigating criminal cases. The motivation of the analysis of organic gunshot residues and in particular the propellant powder stabilizers is also explained.<p>Chapter 1 deals in detail with the working principle of a quadrupole mass spectrometer, whether it is with a single quadrupole or composed of a tandem mass spectrometer. Important aspects connected with the ion production, the data acquisition and the ion detection are also considered.<p>Chapter 2 presents the results and discussions. It begins with the optimization of the operating conditions of the spectrometer, and focuses more specifically on the determination of “precursor ions" and "daughter ions”. The study of the precursor ion is more important because it is required for the choice of parameters involved in the data acquisition mode. The development of a liquid chromatography (LC) method and the procedures for collecting and preparing the samples are explained. Moreover, Chapter 2 summarizes the results of a feasibility study of the analyses of stabilizers in samples collected from the hands of a shooter. This study was published in a peer reviewed journal [1]. A complementary study on the frequencies of observation of stabilizers on the hands of non-shooter persons is reported at the end the Chapter.<p>The results allow also proposing perspectives which are described in Chapter 3. In this respect, the characterization of nitrocellulose residues and the study of the persistence of stabilizer residues on the hands of shooters should be undertaken. From the practical point of view, the developed methods and procedures should be tested in real cases which involve the analyses of the samples taken from the clothing of suspects and/or victims. These tests should allow an assessment of the LC-MS/MS method compared to the efficiency of the SEM/EDX technique currently used.<p>Chapter 4 is dedicated to the materials and methods; the sample collection and treatment procedures, as well as the working parameters of the mass spectrometer and the analytical methods are explained in detail. <p>[1]. Désiré Laza, Ph.D. Bart Nys, Ph.D. Jan De Kinder, Ph.D. Andrée Kirsch - De Mesmaeker, Ph.D. and Cécile Moucheron, Ph.D. Development of a Quantitative LC-MS/MS Method for the Analysis of Common Propellant Powder Stabilizers in Gunshot Residue. J. Forensic Sci, July 2007, Vol. 52, N° 4, 842-850.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished