Forensic approaches for the detection of cocaine in human biological fluids by raman spectroscopy (2017)

Esta Tesis describe nuevos estudios forenses enfocados a la deteccion de cocaina en fluido oral y nasal, mediante aproximaciones forenses basadas en espectroscopia Raman. La eleccion de este compuesto especifico se baso en el hecho de que la COC, despues de la marihuana, es la segunda droga mas consumida en todo el mundo, afectando de forma importante al comportamiento humano. Las tecnicas empleadas hasta la fecha para su deteccion son costosas, requieren tiempos de analisis muy largos y, generalmente, necesitan de un complejo pretratamiento de muestra. Por esta razon, el objetivo principal de esta Tesis doctoral fue investigar diferentes aproximaciones espectroscopicas, que permitieran la realizacion de analisis simples, rapidos y no destructivos. Con el proposito de conocer el estado del arte del tema, en el Capitulo 1 se hace una revision de todos los estudios publicados hasta mediados de 2015 que tratan sobre el analisis de drogas ilicitas en fluido oral (OF) mediante enfoques espectroscopicos, concluyendo que la espectroscopia Raman permite obtener los mejores resultados, aunque se hacian necesarios un pretratamiento de la muestra y el empleo de una variante mas sensible de la tecnica Raman convencional, denominada espectroscopia Raman mejorada en superficie (SERS). En el Capitulo 2, se considero que en la mayoria de los casos, las muestras de OF no pueden analizarse tan pronto como son tomadas y quedan almacenadas, por lo que era de vital importancia conocer durante cuanto tiempo la COC era estable en muestras de OF y cuales eran las mejores condiciones para su almacenamiento. Se empleo entonces electroforesis capilar para estudiar disoluciones acuosas de COC y dos de sus metabolitos, la benzoilecgonina y el cocaetileno, con el fin de desarrollar un metodo analitico que permitiese detectar simultaneamente los tres compuestos objeto de estudio. Un tampon a pH 4.7, una temperatura de 25 °C y un voltaje aplicado de 25 kV, permitieron separar los tres compuestos. La estabilidad de la COC y los dos metabolitos se estudio analizando, a diferentes intervalos de tiempo, durante una semana, disoluciones acuosas de COC y muestras dopadas de OF almacenadas a diferentes temperaturas (8, 25 y 37 °C), demostrando que la COC era mas estable en muestras almacenadas a la temperatura mas baja. En el Capitulo 3 se probo una variante de la espectroscopia Raman convencional, la espectroscopia Raman de resonancia (RRS), para el analisis directo de muestras de OF dopadas con COC. Se empleo un laser con longitud de onda de 239 nm para mejorar, de manera resonante, la senal de la COC, eliminando la interferencia de matriz. La droga se detectaba en muestras liquidas de OF, pero fue necesario un tratamiento espectral para estimar el LOD, que resulto ser de 10 µg/mL. Para mejorar aun la sensibilidad, en el Capitulo 4 se aplico por primera vez otra variante de la tecnica tradicional, SERS, para el analisis de muestras no pretratadas de OF dopadas con COC, ya que en este trabajo, a diferencia de otros trabajos previamente publicados, no se realizo algun pretratamiento de muestra. Para el analisis SERS se propuso un nuevo sustrato solido hecho nanoparticulas cilindircas de oro, sintetizadas a proposito, optimizando las diferentes variables del proceso de sintesis para crear una resonancia con la longitud de onda del laser infrarrojo empleado (780 nm). Las muestras no pretratadas se depositaron sobre el sustrato de oro, se dejaron secar y se analizaron directamente. Se observo una gran mejora del metodo alcanzando a detectar hasta 10 ng/mL de COC en muestras de OF dopadas sin pretratar.