Estudo da toxicidade de marcadores luminescentes para resíduos de tiro : avaliação da estabilidade, da toxicidade aguda por inalação e oral da MOF ∞[Eu(DPA)(HDPA)]

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2017.As mortes causadas por armas de fogo e a introdução de munições livres de chumbo no mercado fizeram com que as metodologias já estabelecidas e utilizadas pelas ciências forenses para identificação de resíduos de tiro (GSR, do inglês gunshot residues) se tornassem insuficientes e ineficientes. Para suprir tal necessidade, foram desenvolvidos marcadores luminescente que, ao serem adicionadas à pólvora das munições, são capazes de auxiliar na determinação do local do disparo, da arma utilizada, direção do tiro, pessoas envolvidas no disparo e as munições utilizadas, apenas com o auxílio de uma lâmpada ultravioleta. Contudo, para que a aplicação dos marcadores seja possível, os mesmos não devem representar um risco a saúde dos atiradores. Uma vez que as principais vias de absorção dos marcadores pelo atirador são a inalatória e a oral, este trabalho teve por objetivo determinar a toxicidade aguda por inalação e oral, além da estabilidade em meio ácido de um marcador luminescente de GSR que já possuía sua eficácia comprovada intitulado R-Marker. Para o teste de inalação, foi utilizado o protocolo da OECD de número 436 e construída uma câmara de inalação labmade para a realização dos experimentos. Para este teste foram utilizados 3 ratos Wistar de ambos os sexos. Os parâmetros analisados nos testes de inalação foram a integridade do animal, mortalidade e sinais clínicos de intoxicação, a evolução da massa corpórea, o consumo de água e de ração durante 14 dias, além da massa dos órgãos e de indicadores bioquímicos (proteínas totais, albumina, globulina, TGO ou AST, TGP ou ALT, Gama GT, creatinina, ureia e fosfatase alcalina). Nenhum animal veio a óbito e todos os parâmetros apresentaram valores normais com exceção da ureia do grupo MI, justificada pelo jejum dos animais. Percebeu-se que não há uma padronização de valores de referência na literatura, o que dificulta uma comparação precisa. A presença de marcador na pele dos animais foi verificada durante o período de observação não resultou em qualquer sinal de inflamação e/ou irritação. Além disso, um teste para verificação do alcance das partículas no trato respiratório do animal demonstrou que o marcador estava sendo, em sua maioria, deglutido ao invés de inalado, justificado pela larga distribuição do tamanho de partícula do marcador (~20 µm). Para o teste de toxicidade aguda oral, foi utilizado o protocolo 423 da OECD. Foram utilizadas 9 fêmeas de ratos Wistar e avaliados os mesmos parâmetros do teste de inalação assim como a temperatura corporal dos animais. Não foram verificados sinais de toxicidade em nenhum dos parâmetros avaliados sendo o marcador classificado na categoria 2 GHS 5, com uma DL50 de 5000 mg/Kg que é a categoria mais segura para este teste. Observouse ainda que os animais excretaram parte do marcador pelas fezes, podendo este fato ter contribuído para a baixa toxicidade observada, o que levou a realização de um teste em gaiola metabólica. Neste, foi verificado que as fezes luminescentes são produzidas entre 4 e 24 horas após a administração, sendo a maior parte excretada após 8 horas. O ensaio de estabilidade do marcador, bem como da MOF [Eu2(DPA)3(H2O)3] em meio ácido demonstraram que ambos sofrem degradação similar em 8 horas. Também foram realizados espectros de emissão do material excretado nas fezes, do marcador utilizado na administração dos animais e do material resultante do ensaio de estabilidade. Quando comparados, verificou-se semelhanças do RMarker administrado com a fase [Eu(DPA)(HDPA)], mas observou-se uma incompatibilidade entre o marcador presente nas fezes e o marcador administrado. Também foi possível observar que o material obtido no ensaio de estabilidade e o marcador excretado possuem mais semelhanças com a fase [Eu2(DPA)3(H2O)3]. Infere-se destes resultados que, no processo de dissolução e excreção, pode haver uma nova organização no material ou ocorrer a solubilização preferencial de algumas fases presentes no marcador administrado, o que pode justificar as observações do espectro de emissão das fezes. Por fim, os resultados obtidos neste trabalho abrem novas portas para estudos de toxicidade, uma vez que é possível a detecção visual do marcador nas fezes, sendo sua aplicação possível em sistemas de drug-delivery.Deaths caused by fire guns and the introduction of lead-free ammunition in the market made methodologies already established and used by forensic science to identify gunshot residues (GSR) become insufficient and inefficient. To overcome this problem, luminescent markers were developed that, when added to the gunpowder, are capable of assisting in the determination of the gunshot location, the fire gun used, the direction of the gunshot, personnel involved with the gunfire and the ammunition used, only by using an ultraviolet lamp. However, the use of these markers will only be possible if they do not present any risk to the shooter´s health. Since the main absorption pathways by the shooter are by inhalation and orally, this study´s objective is to determinate acute inhalation and oral toxicity, in addition of the acidic stability of a GSR luminescent marker with its proved efficacy entitled R-Marker. The OECD 436 protocol was used and a labmade inhalation chamber was built for the inhalation test. For this test, 3 Wistar rats of each sex were used. The parameters analyzed were the animal integrity, mortality and clinical signs of intoxication, the body weight evolution, water and food consumption during 14 days, besides the organs weight and biochemistry indicators (total protein, albumin, globulin, AST, ALT, gamma GT, creatinine, urea and alkaline phosphatase). No animal died during the experiments and all parameters showed normal values with the exception of the urea 3 of the MI group, justified by the fasting of the animals. It was noticed that there is no standardization of the reference values in the literature, which makes an accurate comparison difficult.. The presence of marker on the skin of the animals was noticed during the 14 days period of observation and no signs of inflammation or skin irritation could be seen. In addition, a test performed to check the reach of the particles in the respiratory tract showed that most of the marker was being swallowed instead of being inhaled, justified by the large particle size distribution of the marker (~20 µ). The oral toxicity test was performed, using the OECD 423 protocol. 9 female Wistar rats were used and the same parameters from the inhalation toxicity test and the animal’s body temperature were evaluated. No signs of toxicity were observed in none of the parameters, allowing the marker to be classified in the GHS 5 category, with a LD50 5000 mg/Kg which is the safest category for this test. It was also noticed that the marker was being partially excreted through the feces, and that this fact may have contributed for the low toxicity observed in the animals, which led to the execution of a metabolic cage test. Herein, the period of excretion of the luminescent feces was between 4 and 24 hours after administration, the majority being excreted after 8 hours. The acidic stability test for the marker and the MOF [Eu2(DPA)3(H2O)3] performed presented a similar degradation in 8 hours for both. Emission spectra was obtained from the excreted material in the feces, the material used for administration in the animals and from the marker obtained in the acid stability test. Through the comparison we noticed resemblance between the material used for administration in the animals and the phase [Eu(DPA)(HDPA)], however it was also noticed incompatibility between this material and the one in the feces. Likewise it was observed that the marker obtained in the acid stability test, along with material in the feces had more resemblance to the phase [Eu2(DPA)3(H2O)3]. It could be possible that in the process of dissolution and excretion, a new organization of the material or a selected phase dissolution may be occurring, justifying the emission spectra of the feces. Finally, the results presented in this study open new ways for toxicity studies, when the visual detection of the marker is possible on the feces, also allowing its application in drug-delivery systems