Development of simple, portable and low-cost electroanalytical methods for applications in forensic analysis

In this work it was demonstrated the use of electrochemical techniques in the development of simple, low cost and portable analytical methods applied to Forensic Chemistry. The Square Wave Voltammetry (SWV) and Multiple Pulse Amperometry (MPA) techniques were used in association with the Batch Injection Analysis (BIA) system for cocaine determination and screening process of the most common adulterants (caffeine, phenacetin, benzocaine, lidocaine, procaine, paracetamol and levamisole) in seized samples, in addition to sibutramine and ephedrine in food supplements and herbal supplements. In the methods proposed in this work, the samples require only one step of dissolution in the supporting electrolyte prior to injection into the BIA cell. A SWV scanning is then performed on the injected sample which is electrochemically oxidized on a boron doped diamond electrode (BDDE), resulting in an unique voltammetric profile. Using optimized experimental conditions, a linear range of 6 to 30 mg L-1 was obtained for cocaine, with a detection limit of 0.27 mg L-1. The accuracy of the method was evaluated comparing results obtained by gas chromatography. SWV and BDDE were also used to determine the presence of adulterants, such as, sibutramine and ephedrine in spiked samples and/or natural dietary supplements used for weight loss purposes. The detection and screening of sibutramine was possible even in highly complex samples such as multivitamins. Studies have shown a linear response for sibutramine from 5 to 50 mg L-1 and a detection limit of 0.08 mg L-1. The SWV method developed for sibutramine was also easily adaptable to the BIA system. The study for the determination of ephedrine in dietary, herbal supplements and urine was carried out using a BIA-SWV system. A linear range of 5 to 40 mg L-1 with detection limit of 0.13 mg L-1 was achieved for ephedrine in 0.1 mol L-1 acetic acid / acetate buffer, pH 4.75. The use of the screening protocols developed in this work have shown to be promising and interesting tools for applications in criminal and sports forensic analysis. Additionally, quantification methods were described for the species of interest in different samples.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas GeraisTese (Doutorado)Neste trabalho foi demonstrado o emprego de técnicas eletroquímicas no desenvolvimento de métodos de análise simples, de baixo custo e com características portáteis aplicados à Química Forense. As técnicas de Voltametria de Onda Quadrada (SWV, do inglês, Square Wave Voltammetry) e Amperometria de Múltiplos (MPA, do inglês, Multiple Pulse Amperometry) foram utilizadas em associação com o sistema de análise por injeção em batelada (BIA, do inglês, Batch Injection Analysis) para determinação de cocaína e “screening” de adulterantes mais comuns (cafeína, fenacetina, benzocaína, lidocaína, procaína, paracetamol e levamisol) como processo de triagem em amostras apreendidas, além de sibutramina e efedrina em suplementos alimentares e fitoterápicos. Nos métodos propostos neste trabalho, as amostras necessitam somente uma etapa de dissolução no eletrólito suporte antes da injeção na célula BIA. Uma varredura empregando SWV é então realizada na amostra injetada que é eletroquimicamente oxidada em um eletrodo de diamante dopado com boro (BDDE, do inglês, Boron-doped Diamond Electrode), resultando em um perfil voltamétrico único. Utilizando as condições experimentais otimizadas, uma faixa linear de 6 a 30 mg L- 1, foi obtida para cocaína, com um limite de detecção de 0,27 mg L-1. SWV e BDDE também foram empregados para determinação da presença de adulterantes, tais como, sibutramina e efedrina em amostras dopadas de medicamentos e/ou suplementos alimentares naturais, utilizados com intuito de emagrecimento. A detecção da sibutramina foi possível mesmo em amostras de grande complexidade como multivitamínicos. Estudos mostraram uma resposta linear de 5 a 50 mg L- 1 e limite de detecção de 0,08 mg L−1 para sibutramina. O método SWV desenvolvido para sibutramina também foi facilmente adaptável ao sistema BIA. O estudo para determinação de efedrina em suplementos alimentares, fitoterápicos e urina foi realizado empregando um sistema BIA-SWV. Uma faixa linear de 5 a 40 mg L-1 com limite de detecção de 0,13 mg L-1 foram alcançados para efedrina. O uso dos protocolos de triagem ou “screening” desenvolvidos neste trabalho se mostraram ferramentas promissoras para aplicações em análises forenses criminais e aplicadas ao esporte. Adicionalmente métodos de quantificação foram descritos para as espécies de interesse em diferentes tipos de amostra