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

Resumen

Esta Tesis describe nuevos estudios forenses enfocados a la detección de cocaína en fluido oral y nasal, mediante aproximaciones forenses basadas en espectroscopia Raman. La elección de este compuesto específico se basó en el hecho de que la COC, después de la marihuana, es la segunda droga más consumida en todo el mundo, afectando de forma importante al comportamiento humano. Las técnicas empleadas hasta la fecha para su detección son costosas, requieren tiempos de análisis muy largos y, generalmente, necesitan de un complejo pretratamiento de muestra. Por esta razón, el objetivo principal de esta Tesis doctoral fue investigar diferentes aproximaciones espectroscópicas, que permitieran la realización de análisis simples, rápidos y no destructivos. Con el propósito de conocer el estado del arte del tema, en el Capítulo 1 se hace una revisión de todos los estudios publicados hasta mediados de 2015 que tratan sobre el análisis de drogas ilícitas en fluido oral (OF) mediante enfoques espectroscópicos, concluyendo que la espectroscopia Raman permite obtener los mejores resultados, aunque se hacían necesarios un pretratamiento de la muestra y el empleo de una variante más sensible de la técnica Raman convencional, denominada espectroscopia Raman mejorada en superficie (SERS). En el Capítulo 2, se consideró que en la mayoría 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 cuánto tiempo la COC era estable en muestras de OF y cuáles eran las mejores condiciones para su almacenamiento. Se empleó 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 método analítico que permitiese detectar simultáneamente los tres compuestos objeto de estudio. Un tampón 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 estudió 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 más estable en muestras almacenadas a la temperatura más baja. En el Capítulo 3 se probó una variante de la espectroscopia Raman convencional, la espectroscopia Raman de resonancia (RRS), para el análisis directo de muestras de OF dopadas con COC. Se empleó un láser con longitud de onda de 239 nm para mejorar, de manera resonante, la señal de la COC, eliminando la interferencia de matriz. La droga se detectaba en muestras líquidas de OF, pero fue necesario un tratamiento espectral para estimar el LOD, que resultó ser de 10 µg/mL. Para mejorar aún la sensibilidad, en el Capítulo 4 se aplicó por primera vez otra variante de la técnica tradicional, SERS, para el análisis de muestras no pretratadas de OF dopadas con COC, ya que en este trabajo, a diferencia de otros trabajos previamente publicados, no se realizó algún pretratamiento de muestra. Para el análisis SERS se propuso un nuevo sustrato solido hecho nanopartículas cilíndircas de oro, sintetizadas a propósito, optimizando las diferentes variables del proceso de síntesis para crear una resonancia con la longitud de onda del láser infrarrojo empleado (780 nm). Las muestras no pretratadas se depositaron sobre el sustrato de oro, se dejaron secar y se analizaron directamente. Se observó una gran mejora del método alcanzando a detectar hasta 10 ng/mL de COC en muestras de OF dopadas sin pretratar.