Aplicação da Toxicologia Analítica Verde no desenvolvimento de metodologias baseadas em LC-MS para detecção de Novas Substâncias Psicoativas em amostras biológicas / Application of Green Analytical Toxicology to the development of LC-MS-based methodologies for the detection of New Psychoactive Substances in biological samples

No início dos anos 2000, as Novas Substâncias Psicoativas (NPS) emergiram de forma sem precedentes causando uma drástica mudança no mercado de drogas sintéticas mundial. Estas substâncias são sintetizadas para fins ilícitos e mimetizam o efeito psicoativo das drogas tradicionais. Até o momento, mais de 1000 substâncias foram reportadas mundialmente, representando um grande problema de saúde pública principalmente associado ao desconhecimento das suas propriedades toxicológicas. Por este motivo, métodos analíticos para detectar e quantificar estas substâncias em materiais biológicos são importantes nos casos de toxicologia analítica e forense. Contudo, a tendência de reduzir o impacto ambiental destas metodologias tem ganhado popularidade com a Toxicologia Analítica Verde (GAT). Portanto, o objetivo do presente trabalho foi desenvolver novas técnicas analíticas para analisar as principais classes de NPS em amostras biológicas enquanto aplicando os princípios sustentáveis estabelecidos pela GAT. Os resultados obtidos no presente trabalho são apresentados como coletânea de artigos científicos publicados em revistas. Estes estão descritos nos capítulos 4 a 8. No capítulo 4, uma revisão sobre os desafios no desenvolvimento de técnicas de preparo de amostra para fins forenses é abordada com foco no uso das matrizes secas. No Capítulo 5, está descrito a aplicação da microextração líquido-líquido dispersiva para catinonas sintéticas em amostras de sangue total e urina. No capítulo 6, o artigo descreve o desenvolvimento da técnica microextração líquido-líquido homogênea com solventes de hidrofilicidade comutável para canabinoides sintéticos em amostras de plasma. No capítulo 7, a microextração em fase líquida em placas de 96 poços, cunhada extração paralela em membranas artificiais líquidas, foi desenvolvida para diferentes classes de drogas de abuso, incluindo NPS. O capítulo 8 mostra o desenvolvimento de uma extração por eletromembrana também no formato de placa de 96 poços para catinonas sintéticas em amostras de sangue total. Em todos os trabalhos, as técnicas de extração foram desenvolvidas, otimizadas e validadas. Os princípios da GAT foram aplicados de diferentes formas, como reduzindo o volume de amostra, simplificando os procedimentos, evitando o uso de solventes orgânicos, dentre outros. Assim, alternativas mais sustentáveis para a análise de drogas de abuso em amostras biológicas foram apresentadas e estas ajudam a consolidar e difundir o conceito do desenvolvimento de métodos analíticos com consciência ambiental além de fornecer ferramentas para auxiliar o controle das NPS no país

In the early 2000s, New Psychoactive Substances (NPS) emerged and unprecedentedly changed the illicit drug market. These substances are synthesized for illicit purposes and mimic the psychoactive effect of traditional drugs of abuse. To date, more than 1000 substances have been reported worldwide, representing a major public health problem mainly associated with their mostly unknown toxicological properties. In this context, analytical methods able to detect and quantitate these new drugs in biological specimens are important in cases of analytical and forensic toxicology. However, reducing the environmental impact of these methodologies has recently gained popularity with Green Analytical Toxicology (GAT). Therefore, the aim of this work was to develop new analytical techniques to analyze the main classes of NPS in biological samples while applying the environmentally friendly principles established by GAT. The results obtained throughout the development of the present work were split into four papers (chapters 4-8). In chapter 4, a review of common challenges faced during the development of new sample preparation techniques for forensic applications is described focusing on the use of dried matrices. In chapter 5, the application of dispersive liquid-liquid microextraction for synthetic cathinones in whole blood and urine samples is described. In chapter 6, the application of the somewhat recent switchable hydrophilicity solvent-based homogenous liquidliquid microextraction to synthetic cannabinoids in plasma samples is reported. In chapter 7, liquid-phase microextraction in the 96-well plate format, termed parallel artificial liquid membrane extraction, for different classes of drugs of abuse, including NPS, in plasma samples is presented. In chapter 8, an electromembrane extraction in the 96-well plate format for synthetic cathinones in whole blood samples was developed. In this work, sample preparation techniques were developed, optimized and validated. The principles of sustainable chemistry in method development were applied in different ways, such as reducing the sample volume, simplifying procedures, avoiding the use of organic solvents, among others. Thus, greener alternatives were presented for the analysis of drugs of abuse in biological samples and contribute to consolidate and spread this trend of environmental consciousness during method development. Additionally, valuable techniques that can be used in the combat against NPS were provided

Perfil toxicológico dos suicídios no Rio Grande do Sul, Brasil, 2017 a 2019 / Perfil toxicológico de los casos de suicidio en Rio Grande do Sul (Brasil), 2017-2019 / Toxicology of suicide cases in the state of Rio Grande do Sul, Brazil, 2017 to 2019

RESUMO Objetivo. Descrever o perfil toxicológico de todas as vítimas de suicídio no Rio Grande do Sul, Brasil, de 2017 a 2019. Métodos. Neste estudo descritivo e transversal, foram consultados todos os laudos periciais e as ocorrências policiais relacionados aos óbitos por suicídio no estado. Foram realizadas análises de correspondência múltipla e construídos modelos independentes de regressão logística, tendo como variáveis dependentes o etanol, os ansiolíticos, os antidepressivos, as substâncias ilícitas e os agentes tóxicos não medicamentosos. Resultados. Foram realizados 2 978 exames de alcoolemia, com resultado positivo em 28,5%. A chance de resultados positivos para alcoolemia foi 0,5 (IC95%: 1,1 a 2,2) vez maior para suicídio durante a noite, 1,0 (IC95%: 1,4 a 2,9) vez maior para suicídio aos finais de semana e 0,9 (IC95%: 1,3 a 2,7) vez maior na presença de antecedentes criminais. A pesquisa de psicotrópicos (2 900 amostras) detectou algum medicamento em 30,4%. Os ansiolíticos foram a classe mais frequente, com chance 1,5 (IC95%: 1,6 a 4,1) vez maior em mulheres e 0,8 (IC95%: 1,2 a 2,7) vez maior para suicídios ocorridos no outono-inverno. As substâncias ilícitas (n = 338) tiveram chance 4,1 (IC95%: 1,9 a 14,4) vezes maior de detecção na macrorregião de Pelotas em relação à de Passo Fundo e 1,2 (IC95%: 1,3 a 3,6) vez maior em pessoas com resultados positivos para etanol. Não houve diferença significativa entre adolescentes e adultos. Conclusões. Embora sem evidência de causalidade, os resultados mostram um vínculo entre o suicídio e diversos psicoativos. Os médicos legistas devem ser orientados quanto à necessidade de realização de exames toxicológicos em todos os casos de suicídio.

ABSTRACT Objective. To describe the toxicology of suicide cases recorded in the state of Rio Grande do Sul, Brazil, from 2017 to 2019. Method. The present descriptive, cross-sectional study examined all the medico-legal reports and police records related to suicide deaths in the state. Multiple correspondence analyses were performed along with independent logistic regression models having ethanol, anxiolytic and antidepressant drugs, illicit drugs, and non-medical substances as dependent variables. Results. Ethanol was investigated in 2 978 samples, with positive results in 28.5%. The odds of a positive ethanol finding were 0.5 time higher (95%CI: 1.1; 2.2) for suicides occurring at night, 1.0 (95%CI: 1.4; 2.9) time higher for suicides occurring on weekends, and 0.9 (95%CI: 1.3; 2.7) time higher in individuals with a prior criminal record. Investigation of psychotropic drugs (2 900 samples) was positive in 30.4% samples. Anxiolytics were the most common medication detected, with 1.5 (95%CI: 1.6; 4.1) time higher odds of occurrence in women and 0.8 time higher odds (95%CI: 1.2; 2.7) for suicides occurring in the fall-winter. The odds of detecting illicit drugs (n = 338) were 4.1 times higher (95%CI: 1.9; 14.4) in the regions of Pelotas (south of the state) vs. Passo Fundo (north), and 1.2 (95%CI: 1.3; 3.6) time higher in cases with positive ethanol results, without significant difference between adolescents and adults. Conclusions. Despite the lack of evidence on causality, the present results support a link between suicide and several psychoactive drugs. Medico-legal experts should be guided regarding the need to perform toxicological tests in all suicide cases.

RESUMEN Objetivo. Describir el perfil toxicológico de todas las víctimas de suicidio en Rio Grande do Sul desde el 2017 hasta el 2019. Métodos. En este estudio descriptivo y transversal se consultaron todos los informes periciales y policiales sobre las muertes por suicidio en el estado. Se realizaron análisis de correspondencia múltiple y se crearon modelos independientes de regresión logística, con empleo de etanol, productos ansiolíticos y antidepresivos, sustancias ilícitas y agentes tóxicos no medicamentosos como variables dependientes. Resultados. Se realizaron 2 978 exámenes de alcoholemia, con resultado positivo en un 28,5%. La probabilidad de obtener resultados positivos para alcoholemia aumentó 0,5 (IC95%: 1,1-2,2) en casos de suicidio durante la noche, 1,0 (IC95%: 1,4-2,9) en casos de suicidio en los fines de semana y 0,9 (IC95%: 1,3-2,7) cuando había antecedentes penales. En la investigación de productos psicotrópicos (2 900 muestras) se detectó algún medicamento en un 30,4%. Los ansiolíticos fueron la clase detectada con más frecuencia, con un aumento de la probabilidad de 1,5 (IC95%: 1,6-4,1) en las mujeres y de 0,8 (IC95%: 1,2-2,7) en casos de suicidio durante el otoño y el invierno. El aumento de la probabilidad de detección de sustancias ilícitas (n = 338) fue de 4,1 (IC95%: 1,9-14,4) en la macrorregión de Pelotas en comparación con la de Passo Fundo y de 1,2 (IC95%: 1,3-3,6) en personas con resultados positivos en la prueba de detección de etanol, sin que hubiera ninguna diferencia significativa entre adolescentes y adultos. Conclusiones. Aun sin haberse comprobado la causalidad, los resultados muestran que existe un vínculo entre el suicidio y diversos productos psicoactivos. Es preciso orientar a los médicos legistas con respecto a la necesidad de realizar exámenes toxicológicos en todos los casos de suicidio.

Use of bone marrow for detection of toxic chemicals for the elucidation of poisoning in forensic veterinary medicine / Uso de medula óssea para detecção de produtos químicos tóxicos para a elucidação de intoxicação em patologia veterinária forense

In forensic toxicology, the detection of toxic chemicals from human bone marrow is often used in cases with an extended post mortem interval; however, in veterinary medicine, this practice is not used. Therefore, this study was performed to investigate the suitability of bone marrow for toxicological analysis in dogs and cats. Six animals with suspected poisoning were selected; the carcasses were sent for necropsy, and the organs were collected and preserved in buffered formalin and processed routinely for histological examination. In addition, bone marrow samples from the femur, humerus, and tibia were collected for toxicological analysis by liquid chromatography coupled to mass spectrometry detection (LC-MS). This analysis confirmed the presence of aldicarb, aldicarb sulfone, asulam, carbendazim, chlorpyrifos, dichlorvos, thifensulfuron methyl and trifloxysulfuron-sodium and associated with clinical symptoms and anatomo-histopathological alterations it was recognized the poisonings. It is expected that this study will promote the toxicological investigation of bone marrow and open avenues for the use of this tissue as an option for the detection of toxic chemicals in cases of forensic pathology.(AU)

Na toxicologia forense, a detecção de substâncias químicas tóxicas provenientes da medula óssea humana é frequentemente usada em casos com intervalo post mortem prolongado; no entanto, na medicina veterinária, essa prática não é utilizada. Portanto, este estudo foi realizado para investigar a utilização da medula óssea nas análises toxicológicas em cães e gatos. Seis animais com suspeita de intoxicação foram selecionados; as carcaças foram enviadas para necropsia e os órgãos foram coletados e preservados em formalina tamponada e processados rotineiramente para exame histológico. Amostras de medula óssea de fêmur, úmero e tíbia foram coletadas para análise toxicológica por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massa-massa (LC-MS). A análise por LC-MS confirmou a presença dos agrotóxicos aldicarbe, aldicarbe sulfona, asulam, carbendazim, clorpirifós, diclorvós, tifensulfuron metil e trifloxisulfuron-sódico, e em associação com sinais clínicos e achados anatomo-histopatológicos comprovou-se as intoxicações. Espera-se que este estudo promova a utilização da medula óssea como uma opção na investigação toxicológica para a detecção de produtos químicos tóxicos em casos de patologia forense.(AU)

Mortalidade por suicídio no Rio Grande do Sul: uma análise transversal dos casos de 2017 e 2018 / Mortalidad por suicidio en Rio Grande do Sul, Brasil: un análisis transversal de casos en 2017 y 2018 / Suicide mortality in Rio Grande do Sul, Brazil: a cross-sectional analysis of cases, 2017-2018

Resumo Objetivo: Analisar o perfil epidemiológico e toxicológico dos casos de suicídio no Rio Grande do Sul, Brasil, em 2017 e 2018. Métodos: estudo transversal com dados das ocorrências policiais e laudos do Instituto-Geral de Perícias do estado; foram realizadas análises de correspondência múltipla e construídos modelos de regressão logística. Resultados: registraram-se 2.564 suicídios (11,3/100 mil habitantes/ano), majoritariamente do sexo masculino (79,4%) e na faixa etária de 50 a 54 anos (10,3%); o principal meio utilizado foi o enforcamento (72,5%); em 29,1% dos casos, houve resultado positivo para etanol, e, em 36,1%, para outros psicotrópicos; os jovens apresentaram 4,5 vezes (IC95% 2,7;7,7) e 2,4 vezes (IC95% 1,5;3,6) maior chance de serem vítimas quando havia resultados positivos para alguma substância ilícita ou ausência parental, respectivamente. Conclusão: predominaram vítimas do sexo masculino e adultas, o enforcamento foi o meio mais comum e, em um terço dos casos, havia presença de psicotrópicos.

Resumen Objetivo: analizar el perfil epidemiológico y toxicológico de los casos de suicidio en Rio Grande do Sul, Brasil, en 2017 y 2018. Métodos: estudio transversal con datos de informes policiales y del Instituto General Forense; se realizaron múltiples análisis de correspondencia y se construyeron modelos de regresión logística. Resultados: hubo 2.564 suicidios (11,3/100 mil habitantes/año), mayoritariamente de hombres (79,4%) y en el grupo de 50 a 54 años de edad (10.3%); el método principal fue ahorcamiento (72.5%); en el 29.1% de los casos hubo un resultado positivo para el etanol y en el 36.1% para otras drogas psicotrópicas; los jóvenes tenían 4.5 veces (IC95% 2.7;7,7) y 2.4 veces (IC95% 1.5;3,6) más probabilidades de ser las víctimas cuando había resultados positivos para alguna sustancia ilegal o ausencia parental, respectivamente. Conclusión: predominaban las víctimas masculinas y adultas, el ahorcamiento era el medio más común y, en un tercio de los casos había drogas psicotrópicas.

Abstract Objective: to analyze the epidemiological and toxicological profile of suicide cases in Rio Grande do Sul, Brazil, in 2017 and 2018. Methods: this was a cross-sectional study with data from police incident reports and state General Forensic Institute records; multiple correspondence analyses were performed and logistic regression models were built. Results: there were 2,564 suicides (11.3/100,000 inhabitants/year), mostly involving males (79.4%), and the 50-54 years age group (10.3%); the main method was hanging (72.5%); positive results for ethanol were found in 29.1% of cases and for other psychotropic drugs in 36.1% of cases; young people were 4.5 times (95%CI 2.7;7.7) and 2.4 times (95%CI 1.5;3.6) more likely to be the victims when there were positive results for an illegal substance or parental absence, respectively. Conclusion: male and adult victims predominated, hanging was the most common means, and, in one third of the cases, psychotropic drugs were present.

Estudo da estabilidade de novas substâncias psicoativas (NPS) em amostras de sangue seco em papel (DBS), e sua aplicação em toxicologia forense / Stability of new psychoactive substances (NPS) in dried blood spots (DBS), and its application in forensic toxicology

Resumo: Introdução: A classe de drogas de abuso conhecida como novas substâncias psicoativas ou, ainda, drogas desenhadas (do inglês new psychoactive substances (NPS) ou designer drugs) é composta por substâncias químicas obtidas a partir de alterações estruturais de substâncias ou mistura de substâncias psicoativas já existentes (e ilícitas), a fim de mimetizar e/ou potencializar os efeitos proporcionados por estas, com a vantagem de circundar a legislação antidrogas vigente. Dentro da classe das NPS, os grupos de maior destaque atualmente são das catinonas sintéticas, dos canabinóides sintéticos e dos NBOMes (feniletilaminas N-2-metoxibenzil substituídas). As catinonas sintéticas, vendidas pela internet como "sais de banho" ou bath salts, são substâncias estruturalmente relacionadas a catinona, um alcalóide presente no Catha edulis (Khat), com propriedades estimulantes. A classe dos NBOMes é derivada da classe dos alucinógenos 2C, a partir da adição de um grupo N-2-metoxibenzil na amina primária. Os NBOMes possuem ação agonista nos receptores de serotonina, especialmente do subtipo 5-HT2A, o que confere os efeitos alucinógenos. Objetivos: Desenvolver e validar métodos para identificação e quantificação de algumas das NPS de maior relevância em amostras de manchas de sangue seco em papel (do inglês dried blood spots, DBS) e comparar a estabilidade entre dois tipos de amostras (DBS e sangue total), em três diferentes temperaturas (ambiente, 4 °C e -20 °C) e períodos de armazenamento. Metodologia: As amostras de DBS e sangue total foram analisadas em cromatógrafo líquido acoplado à espectrômetro de massas com analisador de massas triplo quadrupolar (LC-MS/MS), utilizando os métodos primeiramente desenvolvidos e validados para cada classe de NPS (catinonas sintéticas e NBOMes). Resultados: A técnica de DBS apresentou um aumento significativo da estabilidade das NPS em comparação à técnica convencional de armazenamento de sangue total. Para os NBOMes, observou-se que os compostos eram estáveis no DBS por período de tempo de até 6 meses, nas três temperaturas estudadas, enquanto que no sangue total, os analitos tiveram uma queda maior que 20% da concentração em 15 ou 30 dias em temperatura ambiente e 180 dias para 4 °C. Para as catinonas, em temperatura ambiente, observou-se baixa estabilidade nas duas matrizes. Porém, para armazenamento à 4 °C, observou-se uma queda na concentração inicial maior que 20% com 60 e 90 dias para mefedrona e benzedrona em DBS, respetivamente, contra 45 e 25 dias. Catinonas que possuem grupamento metilenodioxi em sua estrutura, como a butilona e a pentilona, foram mais estáveis, independente da matriz, em comparação àquelas com grupamento alquila no anel aromático, como mefedrona e benzedrona. Conclusão: A técnica de DBS se mostrou vantajosa para análises forenses em comparação à técnica convencional de armazenamento de sangue total. Além de facilitar o armazenamento (por ocupar menos espaço), sua extração se torna mais rápida e facilitada, já que envolve menos etapas, além de tornar possível a identificação dos analitos de interesse por um maior período de tempo, podendo facilmente ser aplicada na rotina laboratorial(AU)

Abstract: Introduction: New psychoactive substances (NPS) or designer drugs is a class of drugs of abuse composed of chemical substances obtained from structural alterations of substances or mixture of existing psychoactive substances (and illicit), in order to mimic and/or maximize their effects, with the advantage of circumventing existing anti-drug legislation. Within the NPS class, the most prominent groups currently are synthetic cathinones, synthetic cannabinoids and NBOMes (phenylethylamines N-2-methoxybenzyl substituted). Synthetic cathinones, sold by the internet as "bath salts", are substances structurally related to cathinone, an alkaloid present in Catha edulis (Khat), with stimulant properties. The class of NBOMes is derived from the hallucinogen class 2C, from the addition of an N-2-methoxybenzyl group to the primary amine. NBOMes have agonist action at serotonin receptors, especially the 5-HT2A subtype, which confers the hallucinogenic effects. Objectives: To develop and validate methods to identify and quantify some of the most relevant NPS in dried blood spots (DBS) samples and to compare the stability between two matrixes (DBS and whole blood), at three different temperatures (ambient, 4 °C and -20 °C) and storage periods. Method: DBS and whole blood samples were analyzed using a liquid chromatography tandem mass spectrometer with a triple quadrupole analyzer (LC-MS/MS), using the developed and validated methods for each class of NPS (synthetic cathinones and NBOMes). Results: The DBS technique showed a significant increase in the NPS stability compared to the conventional whole blood storage technique. For the NBOMes, the compounds were found to be stable in DBS for a time period of up to 6 months, at the three temperatures studied, whereas in whole blood, the analytes had a decreased higher than 20% of the initial concentration in 15 or 30 days at room temperature and 180 days at 4 °C. For the cathinones, at room temperature, low stability was observed in both matrixes. However, for storage at 4 °C, the initial concentration decreased more than 20% at 60 and 90 days for mephedrone and benzedrone in DBS, respectively, against 45 and 25 days. Cathinones having methylenedioxy group in their structure, such as butylone and pentylone, were more stable, independent of the matrix, compared to those with alkyl group on the aromatic ring, such as mephedrone and benzedrone. Conclusion: The DBS technique proved to be advantageous for forensic analysis compared to the conventional storage technique. In addition to occupying less storage space, DBS extraction becomes faster and easier, since it involves fewer steps, besides to make possible to identify the analytes of interest for a longer period of time, which can easily be applied in the laboratory routine(AU)

Determinação de club dugs em sangue total por cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas com analisador hí­brido quadrupolo-tempo de voo (LC-QTOF-MS) / Determination of club drugs in whole blood by liquid chromatography coupled with mass spectrometry with hybrid quadrupole time-of-flight mass analyzer (LC-QTOF)

As chamadas club drugs compreendem um vasto grupo de substâncias frequentemente utilizadas em bares, festas e raves, com a finalidade de intensificar o contato social e a estimulação sensorial. Englobam desde substâncias sintéticas comumente conhecidas, como a anfetamina, a metanfetamina, o MDMA, até moléculas de surgimento mais recente, denominadas novas substâncias psicoativas. Isoladas ou associadas a outras drogas, é possível que sejam causa de morte per se, ou que predisponham o usuário a envolver-se em situações potencialmente fatais, sendo necessário que os órgãos de Perícia Criminal (Institutos Médico Legais e Institutos de Criminalística) estejam aptos a detectar e quantificar essas substâncias em amostras biológicas. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver um método analítico para identificação e quantificação de club drugs em sangue total, utilizando cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas com analisador híbrido quadrupolotempo de voo (LC-QTOF). Após o desenvolvimento do método, este foi validado utilizando as diretrizes do guia de validação do Scientific Working Group for Forensic Toxicology (SWGTOX), sendo analisados de linearidade, limite de detecção, limite de quantificação, efeito matriz, precisão intradia, precisão interdia, exatidão e integridade de diluição, além de recuperação e eficiência do processo. O método desenvolvido compreendeu a determinação de MDA, MDMA, 2C-B, DOB, cetamina, mCPP, cocaína e cocaetileno. Amostras provenientes de casos reais de morte não natural, oriundas do Instituto Médico Legal Aristoclides Teixeira de Goiânia - GO foram analisadas pelo método desenvolvido. 56 casos foram selecionados, em sua maioria com histórico de morte por projétil de arma de fogo e acidente de transito. Das 56 amostras analisadas, 28,5% (n=16) foram positivas para cocaína e/ou cocaetileno. As demais substâncias pesquisadas não foram encontradas nas amostras

Club drugs are a large group of substances consumed in pubs, parties and raves, aiming to intensify social contact and sensorial stimulation. The term comprises largely known substances such as amphetamine, methamphetamine, 3,4-methylenodioxymethamphetamine (MDMA), as well as so-called new psychoactive substances, which are synthetic drugs recently developed or recently introduced in drug market. Club drugs can be taken alone, combined with each other or, most frequently, with alcohol or other commonly abused drugs such as cocaine. In any of these situations, club drugs can possibly be the cause of death or potentialize the involvement of the user with crime and potentially fatal behavior. Thus, official organisms in charge of criminal investigation must be capable of identifying and quantifying these substances in biological samples. The present work aimed the development of an analytical method to identify and quantify club drugs in whole blood, using liquid chromatography - mass spectrometry with hybrid analyzer quadrupole - time of flight (LC-QTOF). After analytical development, the method was validated according to do Scientific Working Group for Forensic Toxicology (SWGTOX) guidelines, evaluating linearity, limit of detection, limit of quantification, matrix effect, precision, intermediate precision, bias and dilution integrity, besides recovery and process efficiency. The developed method comprised MDA, MDMA, 2C-B, DOB, ketamine, mCPP, cocaine and cocaethylene determination. Real samples related to non-natural deaths were collected at Institute of the Legal Medicine Aristoclides Teixeira, Goiânia, Goiás, Brazil, and analyzed by the developed method. 56 cases were selected, most of them related to fire gun injury and traffic events, 28,5% (n=16) of them being positive for cocaine and/or cocaethylene. None of the other drugs comprised in the analysis were detected in these samples

Intoxicación letal con aldicarb: análisis de sangre post mortem mediante LC-ESI-MS/MS / Fatal intoxication with aldicarb: Analysis in post mortem blood by LC-ESI-MS/MS

Antecedentes. El aldicarb es un plaguicida carbamato de alta toxicidad asociado a intoxicaciones agudas fatales en el ser humano. Su mecanismo de acción consiste en la inhibición de la enzima acetilcolinesterasa (AChE) que ocasiona la acumulación del neurotransmisor acetilcolina en la hendidura sináptica. Esta acumulación provoca síntomas colinérgicos y, dependiendo de la dosis de exposición, puede paralizar los sistemas respiratorio y nervioso hasta llegar a la muerte. Objetivo. Determinar el nivel de aldicarb en sangre post mortem en casos de intoxicación aguda. Materiales y métodos. Investigación de tipo experimental empleando un cromatógrafo líquido con espectrometría de masas, con ionización electrospray y análisis en modo tándem (LC-ESI-MS/MS). Los estándares de aldicarb y el aldicarb-d3 fueron comprados de Dr. Ehrenstorfer GmbH. El método consiste en una precipitación de proteínas de la sangre y su posterior análisis por LC-ESI-MS/MS, utilizando el aldicarb-d3 como estándar interno. El método fue aplicado a siete casos de intoxicación letal por presunta acción del aldicarb. Resultados. El aldicarb se encontró en la sangre de seis de los casos estudiados, en niveles desde 0.12 a 1.90 µg/mL. Solo en uno de los casos no se detectó aldicarb. En cuanto la presunta manera de muerte, en seis de los casos analizados fue el suicidio y en un caso se clasificó como muerte en estudio. Conclusiones. Los resultados obtenidos con la metodología analítica y la técnica LC-ESI-MS/MS son satisfactorios en términos de la determinación cuantitativa de aldicarb en sangre total post mortem. La aplicación de la metodología descrita en toxicología forense evidencia el empleo de este plaguicida en actos suicidas.

Background. Aldicarb is a high toxicity carbamate pesticide associated to human fatal acute intoxications. Its mechanism of action consists of the inhibition of the acetylcholinesterase enzyme (AChE), which induces the accumulation of the neurotransmitter acetylcholine in the synaptic cleft. This accumulation induces cholinergic symptoms and, depending on the exposition dose, it can paralyze the respiratory and nervous systems, leading to death. Objective. To determine aldicarb levels in post mortem blood in cases of acute intoxication. Materials and methods. An experimental research was conducted using liquid chromatography tandem-mass spectrometry (LC-ESI-MS/MS) with electrospray ionization. The aldicarb and aldicarb-d3 standards were purchased from Dr. Ehrenstorfer GmbH corporation. This method carries out a protein precipitation of blood and its analysis using LC-ESI-MS/MS, using aldicarb-d3 as internal standard. This method was applied to seven cases of fatal intoxication by presumable action of aldicarb. Results. Aldicarb was found in six of the studied cases on levels between 0.12 and 1.90 µg/mL. Aldicarb was not detected in blood only in one case. Six of the cases were associated to suicide as a manner of death and in one of them it remained under study. Conclusions. The results obtained with the analytical methodology and the use of the LC-ESI-MS/MS technique are satisfactory in terms of the quantitative determination of aldicarb in post mortem total blood. The application of the described methodology in forensic toxicology evidences the use of this pesticide in suicidal practices.

Determination of verapamil through LC-ESI-MS/MS in a case of fatal intoxication / Determinación de verapamilo mediante LC-ESI-MS/MS en un caso de intoxicación fatal

Verapamil is a synthetic derivative of papaverine, which is used therapeutically as a hypertensive, antiarrhythmic and antianginal. This study describes an analytical method for the determination of verapamil in biological matrices of blood and urine, which consists of a liquid-liquid extraction of samples for analysis using liquid chromatography-mass spectrometry (LC-ESI-MS/ MS), with flurazepam as an internal standard. The method was applied to the acute fatal intoxication of a 17-year-old young woman who consumed 170 tablets of verapamil; the concentration of this medication found in the blood was 18.261mg/L and 0.369mg/L in the urine. This study also puts forth the use of LC-ESI-MS/MS in the analysis of verapamil in biological samples for applications in forensic toxicology.

El verapamilo es un derivado sintético de la papaverina que se emplea a nivel terapéutico como antihipertensivo, antiarrítmico y antianginoso. El presente estudio describe un método analítico para la determinación de verapamilo en las matrices biológicas sangre y orina, que consiste en una extracción líquido-líquido de las muestras, para luego ser analizadas por cromatografía líquida con ionización electro-spray y espectrometría de masas tándem (LC-ESI-MS/MS), empleando el flurazepam como estándar interno. El método desarrollado fue aplicado a la intoxicación aguda fatal de una joven de 17 años de edad quien consumió 170 tabletas de verapamilo; la concentración de este medicamento encontrada en sangre fue de 18.261mg/L y de 0.369mg/L en la orina. De igual forma, este estudio expone la utilidad de emplear LC-ESI-MS/ MS en el análisis de verapamilo en muestras biológicas para su aplicación en toxicología forense.

Redistribuição postmortem de antidepressivos e seus produtos de biotransformação em tecidos biológicos humanos / Postmortem redistribution of antidepressants and their metabolites in human biological tissues

Os antidepressivos pertencem a uma importante classe de medicamentos investigados na toxicologia forense. Em casos de amostras provenientes de cadáveres, o intervalo entre o óbito e a obtenção da espécie biológica pode proporcionar a redistribuição postmortem destes fármacos. Com o objetivo de elucidar esse fenômeno, métodos analíticos foram desenvolvidos e aplicados utilizando sangue total (ST), humor vítreo (HV) e fígado. Para as amostras de ST e HV, o método de extração escolhido e validado foi a microextração em fase líquida (LPME) trifásica. Fibras ocas constituídas de polipropileno, com a extensão de 8 cm cada, foram tratadas com o solvente orgânico dodecano (fase orgânica), resultando em um membrana com permeabilidade seletiva. No lúmen destas fibras, adicionou-se ácido fórmico 0,1 mol/L (fase aceptora). Em frasco de fundo chato com 5 mL de capacidade, pipetou-se 3,5 mL de NaOH 0,1 mol/L (fase doadora) e 0,5 mL de ST ou HV. Ao término da extração, as amostras foram introduzidas no GC-MS, sem a necessidade de reações de derivatização. O estudo com ST contemplou os antidepressivos amitriptilina (AMI), nortriptilina (NTR), imipramina (IMI), desipramine (DES), clomipramina (CLO), desmetilclomipramina (DMC), fluoxetina (FLU) e norfluoxetina (NFL). Os limites de quantificação para estas substâncias ficaram inferiores aos níveis terapêuticos (20 ng/mL). As médias dos coeficientes de variação intradia e interdia foram, respectivamente, de 9,7 e 9,8%. As curvas de calibração apresentaram linearidade entre as concentrações de 20 até 1200 ng/mL. A validação do parâmetro integridade da diluição assegurou a mensuração de quantidades superiores ao limite apresentado na curva de calibração. O método foi aplicado em sete amostras reais postmortem e em apenas um caso foi observada uma diferença significativa (300%) entre os valores quantificados no ST periférico e central. Os antidepressivos tricíclicos AMI, NTR, IMI e DES foram avaliados no HV e o efeito matriz foi detectado para os dois últimos analitos. O método foi otimizado e validado utilizando solução salina adicionada de AMI e NTR. O limite de detecção igual a 5 ng/mL, foi obtido com a redução da voltagem da fonte de íons do espectrômetro de massa para 50 eV. Coeficientes de variação foram inferiores a 15%. Os procedimentos validados foram aplicados em seis amostras reais de HV. A relação encontrada entre os valores obtidos no ST periférico e HV foi de aproximadamente 0,1. A extração acelerada por solvente (ASE) e, posteriormente, a extração em fase sólida (SPE) foram as técnicas de separação dos analitos da matriz fígado. Ao término das citadas extrações, os antidepressivos foram analisados no GC-MS. Para esta matriz sólida, são necessários mais estudos, pois os valores encontrados nos ensaios analíticos estão em desacordo com as diretrizes utilizadas na validação dos métodos

Antidepressants belong to an important class of drugs investigated in forensic toxicology. In cases of samples from corpses, the interval between death and obtaining the biological specimens can provide the postmortem redistribution of these drugs. Aiming to elucidate this phenomenon, analytical methods were developed and applied using whole blood (WB), vitreous humor (VH) and liver. For samples of WB and HV, the extraction method chosen and validated was the three-phase liquid phase microextraction (LPME). Hollow fibers consist of polypropylene, with a length of 8 cm each were treated with dodecane organic solvent (organic phase) resulting in a membrane with selective permeability. Into the lumen of these fibers was added formic acid 0.1 mol/ L (acceptor phase). In the vial containing 3.5 mL of NaOH 0.1 mol / L (donor phase) was spiked 0.5 ml of biological fluids (WB or VH). Subsequently, the samples were injected in GC-MS without derivatization reactions. The study of the ST included antidepressants amitriptyline (AMI), nortriptyline (NTR), imipramine (IMI), desipramine (DES), clomipramine (CLO), desmethylclomipramine (DMC), fluoxetine (FLU) and norfluoxetine (NFL). The quantification limits for these substances were below the therapeutic levels (20 ng / ml). The mean coefficients of variation and separate intradays were respectively 9.7 and 9.8%. The calibration curves showed linearity between concentrations of 20 to 1200 ng / mL. The validation of the integrity of the dilution parameter assured measurement higher than the limit shown in the calibration curve quantities. The method was applied to seven real postmortem samples and in one case a significant difference (300%) between the measured values in the peripheral and central ST was observed. The tricyclic antidepressants AMI, NTR, IMI and DES were evaluated in VH and the matrix effect was detected in the last two analytes. The method was optimized and validated using saline spiked AMI and NTR. The limit of detection (5 ng/ml) was obtained by reducing the voltage of the ion source of the mass spectrometer 50 eV. Coefficients of variation were below 15%. The procedures were validated in six real samples of HV. The relationship found between the values obtained in the peripheral ST and HV was approximately 0.1. Accelerated solvent extraction (ASE) and subsequently the solid phase extraction (SPE) were the techniques of separation of analytes liver matrix. At the end of the cited extractions, antidepressants were analyzed in GC-MS. To this solid tissue, further studies are needed, because the values found in the analytical tests were not in accordance with the guidelines used in the validation of the methods

Redistribuição postmortem de barbitúricos em tecidos biológicos humanos / Postmortem redistribution of barbiturates in human biological tissues

Os barbitúricos são fármacos com atividade depressora do sistema nervoso central e estão relacionados com elevados números de casos de intoxicações e uso não-médico em vários países. No Brasil, a droga antiepiléptica mais encontrada em casos de intoxicação é o fenobarbital, pois os pacientes relatam que "essa é uma substância com ação forte no cérebro". De fato, os barbitúricos estão altamente relacionados com tentativa de suicídio e homicídio. Nesses casos existe a necessidade da quantificação dessas substâncias para correlacionar com a causa mortis. No entanto, as análises toxicológicas postmortem são de difícil execução e interpretação, pois a concentração de agentes tóxicos encontrados é bastante complexa e afetada não só pela condição de deterioração do corpo, mas também por um processo conhecido como redistribuição postmortem. Em geral, concentrações mais elevadas são encontradas no sangue situado nos sítios centrais (como o sangue coletado da cavidade cardíaca) em comparação aos níveis verificados nos vasos periféricos (como a veia femoral). Em outros casos, o tempo entre a morte e o exame postmortem é suficiente para que algumas substâncias que normalmente estariam presentes no sangue não estejam mais disponíveis neste fluido biológico. Há ainda um agravante, pois não existem valores de referências para a maioria das amostras biológicas não-convencionais, dificultando assim a interpretação dos resultados. Os exames toxicológicos devem ser realizados em amostras biológicas e tem como objetivo a avaliação da intoxicação como circunstância qualificadora do delito, como causa de periculosidade ou imputabilidade. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento e aplicação de métodos de identificação de barbitúricos (butalbital, secobarbital, pentobarbital e fenobarbital) em amostras postmortem (sangue cardíaco, sangue femoral e fígado). Os analitos foram extraídos das amostras utilizando a micro extração em fase líquida (LPME), identificados...

Barbiturates are a class of drugs that act as central nervous system depressant and are associated with high numbers of poisoning cases and non-medical use in several countries. In Brazil, phenobarbital is the most related antiepileptic drug involved in intoxication cases. Patients report that "this drug is a substance with strong action in the brain." In fact, barbiturates are highly related to attempted suicide and homicide cases, in which quantification of these substances to correlate with the possible cause of death is necessary. However, postmortem toxicological analyses are difficult to perform and interpret, because the concentration of toxic agents found is quite complex and affected not only by deterioration condition of the body but also by a process known as postmortem redistribution. In general, higher concentrations are found in the blood located in central sites (e.g. heart cavity) compared with the levels found in peripheral vessels (such as the femoral vein). In other cases, the time between death and postmortem examination is enough for some substances that would normally be present in the blood are no longer available in this biological fluid. Besides, there are few reference values for most non-conventional biological samples, making it difficult to interpret the results. The objective of this work was the development and application of methods for identification of barbiturates (butalbital, secobarbital, pentobarbital and phenobarbital) in postmortem samples (heart blood, femoral blood and liver). The analytes were extracted by using liquid-phase micro extraction (LPME) and quantified by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). After the development and validation, analytical methods were applied in real cases of eleven corpses autopsied by Death Verification Service of São Paulo City (USP-SVO), with suspected of barbiturates involvement. Nine cases were positive for phenobarbital. The mean ratio of blood femoral / cardiac blood was...

Análises físicas e químicas de comprimidos de ecstasy apreendidos no município de São Paulo / Physical and chemical analyses of ecstasy tablets seized in São Paulo city

Drug profiling, isto é, a caracterização de amostras de drogas apreendidas no sentido de estabelecer conexões entre apreensões realizadas em diferentes épocas e/ou locais a uma origem comum de produção clandestina, tem sido um objetivo dos órgãos governamentais responsáveis pela prevenção/repressão. Especificamente tratando-se de comprimidos de ecstasy, o conhecimento de suas propriedades físicas e químicas é de relevante importância para discriminar a apreensão de diferentes lotes. Nesse contexto, o presente trabalho propõe uma nova abordagem para estabelecer conexões entre apreensões de comprimidos de ecstasy, por meio da calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TG) e difratometria de raios-X (DRX). Também foi realizada a caracterização física de todos os comprimidos (logotipo, coloração, massa, diâmetro e espessura), bem como a identificação/quantificação dos constituintes ativos por cromatografia em fase gasosa acoplada à espectrometria de massas (GC-MS) e o perfil de dissolução in vitro. Além disso, foi desenvolvido um método empregando a extração líquido-líquido para o isolamento da 3,4-metilenodioximetanfetamina (MDMA) dos comprimidos de ecstasy, que posteriormente foi cristalizada para cloridrato de MDMA (MDMA.HCl). Foram analisados dezessete diferentes lotes de comprimidos de ecstasy de diversos logotipos e colorações apreendidos no município de São Paulo, Brasil. Apenas um lote apresentou como única substância ativa a clorofenilpiperazina (CPP). Os outros continham apenas MDMA e o conteúdo de MDMA variou de 29 a 115-mg/comprimido. Os valores de massa dos comprimidos variaram de 143 a 341-mg, a espessura de 3,2 a 5,8-mm e o diâmetro de 7,0 a 9,5-mm. A comparação das curvas obtidas, tanto por calorimetria exploratória diferencial (DSC) como pelos difratogramas de raios-X (DRX), permitiu discriminar aqueles com perfis semelhantes, importante para identificar a origem de produção. O baixo grau de cristalinidade do MDMA.HCl de alguns comprimidos de ecstasy não impediu a caracterização por DSC e DRX. Esses resultados podem ser úteis para a aplicação no trabalho de inteligência forense

Drug profiling or the characterization of seized drug samples to link seizures made at different times and/or locations to their common clandestine origin, has long been a goal of law enforcement agencies. Considering the trafficking of ecstasy tablets, the knowledge of chemical and physical properties is of utmost importance to discriminate between different seizures. In this context this study proposed a new approach to establish links among seizures of ecstasy tablets by using differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetry (TG) and X-ray diffraction (XRD). Besides this characterization, physical appearance (logotype, color, weight, diameter and thickness), identification/quantification of active constituents by gas chromatography/ mass spectrometry (GC/MS) and in vitro drug dissolution assays were performed too. A method employing liquid-liquid extraction was also developed for the isolation of 3,4-methylenedioxymethamphetamine (MDMA) from ecstasy tablets and afterwards MDMA was crystallized to MDMA hydrochloride (MDMA.HCl). Seventeen different lots of various logotypes and colors of confiscated ecstasy tablets from seizures in São Paulo city, Brazil, were analyzed. Chlorophenylpiperazine (CPP) was found only as an active ingredient in one batch. The others tablets contained only MDMA and the content of MDMA varied from 29 to 115-mg/tablet. The weight values of tablets varied from 143 to 341-mg, the thickness from 3,2 to 5,8-mm and the diameter from 7,0 to 9,5-mm. DSC/TG curves and X-ray difratograms of the ecstasy tablets allowed distinguishing those with similar profile, for both techniques, which is important to identify the source of production. The low degree of MDMA.HCl crystallinity of some ecstasy tablets didnt prevent DSC and XRD characterization. These results can be useful for forensic intelligence work application