RESUMO

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

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RESUMO

La cantidad de nuevas sustancias psicoactivas (NSP) aumenta en el mercado global cada año. El uso de tecnologías para la producción y la comercialización de las sustancias sintéticas y una demanda exigente de efectos psicotrópicos más potentes son algunos de los factores que contribuyen al incremento de una oferta más variada, así como a la cantidad de consumidores de algún tipo de droga. El desarrollo de herramientas analíticas fiables con capacidad de respuesta in situ para una evaluación preliminar contribuye, significativamente, con la generación de información para atender casos de intoxicaciones, aplicar correctamente la legislación de los países e, inclusive, aportar datos reales para una reclasificación más objetiva de las drogas basada en criterios científicos. Los sensores electroquímicos han ganado terreno en áreas de las ciencias forenses como la toxicología. El uso de tecnologías especializadas para crear electrodos miniaturizados con modificaciones, principalmente con materiales nanoestructurados, guía el desarrollo de dispositivos portátiles de fácil manipulación, altamente versátiles y que requieren micro-cantidades de la muestra. Asimismo, algunos sensores electroquímicos presentan parámetros de desempeño -como límites de detección (LOD) de hasta 0,608 pg/mL, sensibilidad y precisión- que son analíticamente comparables, bajo ciertas condiciones, con las metodologías convencionales acopladas con la espectrometría de masas, las cuales muestran LOD del orden de magnitud entre 10-9 g/mL y 10-12 g/mL para la determinación de algunas drogas. Esta revisión se enfoca en la aplicación y comparación analítica de los sensores electroquímicos voltamperométricos para la determinación de bencilpiperazina (BZP), meta-clorofenilpiperazina (mCPP), 25B-NBO-Me, dimetiltriptamina (DMT), mefedrona (4-MMC), 4-metiletcatinona (4-MEC) y fentanilo (FYL) en representación de las drogas emergentes que se pueden conseguir actualmente en el mercado de las sustancias psicoactivas.

The number of new psychoactive substances (NPS) is increasing on the drug global market every year. New technologies for the production and marketing of synthetic substances, along with a rigorous demand for more powerful psychotropic effects, are some of the factors that contribute to the increase in a more varied supply, as well as the number of drug users. The development of reliable analytical tools with an on-site response capacity for a preliminary determination contributes significantly to the generation of data for the proper care of situations such as poisoning, the correct application of the country's legislation, and even the provision of objective criteria for the reclassification of the substances. Electrochemical sensors have gained ground in areas of forensic science. The use of specialized technologies to manufacture miniaturized electrodes based on modifications, mainly with nanostructured materials, guides the development of versatile easy-to-handle portable devices that require microquantities of the sample. Likewise, some electrochemical sensors have performance parameters such as detection limits (LOD) up to 0.608 pg/mL, sensitivity and precision that are analytically comparable, under certain conditions, with conventional methodologies coupled with mass detection, which show LOD of the order of magnitude between 10-9 g/mL and 10-12 g/mL for drug determination. This review focuses on the application and comparison of voltammetric electrochemical sensors for the determination of benzylpiperazine (BZP), meta-chlorophenylpiperazine (mCPP), 25B-NBO-Me, dimethyltryptamine (DMT), mephedrone (4-MMC), 4-methylethcathinone (4-MEC) and fentanyl (FYL) representing the emerging drugs available to date on the psychoactive substances market.

A quantidade de novas substâncias psicoativas (NSP) sintéticas aumenta a cada ano no mercado global. A utilização de novas tecnologias de produção e comercialização de substâncias, combinado com uma demanda exigente de efeitos psicotrópicos mais potentes, são alguns dos fatores que contribuem para o aumento de uma oferta mais ampla, assim como a quantidade dos números de consumidores de algum tipo de droga. O desenvolvimento de ferramentas analíticas confiáveis e com uma capacidade de resposta in situ para uma avaliação preliminar, contribuem significativamente para a geração de informações científicas para cuidar casos de envenenamento, aplicar corretamente a lei, e até fornecer dados reais para uma reclassificação mais objetiva de drogas com base em critérios científicos. Sensores eletroquímicos ganharam espaço em áreas da ciência forense. A utilização de tecnologias especializadas para criação de eletrodos miniaturizados com modificações, principalmente com materiais nanoestruturados, norteiam o desenvolvimento de dispositivos portáteis altamente versáteis, de fácil manuseio e que necessitam de microquantidades da amostra. Da mesma forma, alguns sensores eletroquímicos apresentam parâmetros de desempenho -como limites de detecção (LOD) até 0.608 pg/mL, sensibilidade e precisão- que são analiticamente comparáveis, sob certas condições, com metodologias convencionais com detecção de massa -mostram LOD de a ordem de grandeza entre 10-9g/mL e 10-12g/mL para a determinação de determinados medicamentos-. Esta revisão tem como foco a aplicação e comparação analítica de sensores eletro-químicos voltamétricos para determinação de benzilpiperazina (BZP), meta-clorofenilpiperazina (mCPP), 25B-NBOMe, dimetiltriptamina (DMT), mefedrona (4-MMC), 4-metilethcatinona (4-MEC) e fentanilo (FYL), que representam os drogas emergentes disponíveis até o momento no mercado de substâncias psicoativas.

RESUMO

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

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