1

Izotopii - atomi ai unui element care diferă prin numărul de n din nucleu, au un număr de masă diferit.

Orice element - un izotop uşor, dominant (ex. 12C, 14N, 16O, 32S şi 1H)- 1-2 izotopi grei (ex.13C, 15N, 17O, 18O, 33S, 34S, 2H)

Abundenţa izotopilor stabili într-un compus:- măsurată prin intermediul spectrometriei de masă (IRMS)

Valoarea δ pentru un izotop greu h al unui element chimic E într-o probă:

proba

standard

1 1000⎡ ⎤⎛ ⎞

= −⎢ ⎥⎜ ⎟⎝ ⎠⎣ ⎦

hE

Rx

Rδ

SEMNĂTURA IZOTOPICĂ

2

R este fracţia molară a izotopului greu raportată la izotopul uşor

13

12

CRC

=2

1

HRH

=18

16

ORO

=

De obicei, schimbările privind compoziţia izotopică a elementelor uşoare comparativ cu abundenţa naturală sunt evidenţiate la a doua zecimală.

Schimbările în abundenţa izotopilor nu pot fi detectate şi cuantificate cu certitudine cu instrumentele analitice utilizate în mod curent într-un laborator clasic.

Rezultatele acestei ecuaţii sunt exprimate prin valori per mil (‰).

Schimbările în raportul izotopilor elementelor grele sunt limitate la a treia sau a patra zecimală.

3

Tabelul 1Abundenţa naturală relativă a izotopilor elementelor analizate prin IRMS

0.01436S4.2234S0.7633S95.0232S

Sulf (S)

0.20418O0.03717O99.75916O

Oxigen (O)

0.36515N99.63514NAzot (N)1.10813C98.89212CCarbon (C)0.01562H99.9841HHidrogen (H)

Abundenţă relativă (%)IzotopElement

4

Scanarea cu spectrometre de masă (MS), echipate cu un singur detectormultiplicator de electroni - doar o aproximare a abundenţei izotopului prin detectarea ionilor.

- O valoare pozitivă δ - proba are o abundenţă mai mare de izotop mai greu decât standardul internaţional de referinţă.

- O valoare δ negativă - proba are o abundenţă izotopică a izotopului mai greu mai mică decât standardul internaţional de referinţă.

- standardele internaţionale care definesc scara pentru un anumit izotop -materiale de calibrare (MC), - standardele internaţionale a căror compoziţie izotopică a fost certificată prin comparaţie directă cu MC relevante - materiale de referinţă (MR).

CM şi MR sunt certificate şi administrate prin intermediul AIEA sau Institutul Naţional de Standarde şi Tehnologii (NIST), Gaithersburg, S.U.A.Abaterile de la valorile măsurate ale abundenţei izotopice autorizate de un anumit standard sunt compuse din:

- un factor dinamic a (factorul de întindere) - un factor de schimbare b

5

De aceea sunt necesare cel puţin două puncte de referinţă pt. calibrarea scării de măsură care vor permite comparaţii intra- şi inter-laboratoare, indiferent de instrumentul utilizat.

Ecuaţia de calibrare se poate scrie în următoarea formă:

preconizat = +masuratax bδ δDe ce pot fi deosebiţi compuşii chimici identici prin compoziţia lor izotopică?

Abundenţa izotopică a elementelor uşoare nu este fixă, ci este într-o dinamică continuă, ca urmare a efectelor de masă discriminatorii ale proceselor biologice, biochimice, chimice şi fizice. Semnăturile izotopice ale ţesuturilor umane - semnăturile izotopice ale produselor alimentare consumate şi băutură.

“Când vine vorba de izotopi stabili, eşti ceea ce mănânci.“ (Dr. Meier-Augenstein )

Părul, unghiile, dinţii şi oasele - utile d.p.d.v. medico-legal, ele se reînnoiesc mai rar decât ţesuturile moi şi oferă o înregistrare izotopică mai durabilă.

Spre deosebire de o amprentă digitală reală, semnăturile izotopilor stabili se pot schimba în timp.

6

Părul şi unghiile au o anumită direcţie şi viteză de creştere.- prin secţionarea unui eşantion de păr sau unghii şi măsurarea semnăturii

izotopice a fiecărei secţiuni, se obţine o cronologie - permite reconstituireatraseului unei persoane.

Izotopii de carbon şi azot - indicii despre obiceiurile alimentare, izotopii de hidrogen şi oxigen - informaţii despre originea geografică.

Se pot afla informaţii despre stilul lor de viaţă: - un vegetarian va avea o semnătură izotopică N foarte diferită de cineva care consumă carne.

Semnătura izotopică

determinarea originii probelor biologice;

determinarea originii geografice a probelor;

determinarea originii probelor non-biologice;

Când se compară compoziţia izotopică a 13C din zahărul obţinut din trestie se constată că aceasta este diferită de compoziţia izotopică a 13C în cazul zahărului obţinut din sfeclă de zahăr.

- valoarea δ13C -11,59 ‰ - trestie de zahăr- valoarea δ13C -26.87 ‰ - sfecla de zahăr

7

Deci, doi compuşi chimici pot fi chimic identici, dar se pot distinge cu uşurinţă prin compoziţia lor izotopică.

Dacă doi izotopi ai aceluiaşi element chimic au aceleaşi caracteristici chimice, această asemănare încetează în momentul în care se formează legături în compuşi chimici.Diferenţele foarte mici între masele atomice ale izotopilor vor genera efecte cuantificabile şi măsurabile.Influenţa compoziţiei izotopice asupra proprietăţilor apei.

101.42100P. fierbere (ºC)

3.820.00P.topire (ºC)

1.10530.99995Densit. max. (g/cm3)

20.0318.02Masă molară (g/mol)

2H216O (D2O)1H2

16OProprietate

8

Evaporarea apei de la suprafaţa oceanelor - vapori de apă - sărăciţi în 2H şi 18Ofaţă de apa de la suprafaţa oceanelor.

În schimb, ploaia conţine un procent mai mare de izotopi mai grei, 2H şi 18O precipită, în timp ce restul de nor devine din ce în ce mai sărăcit în aceşti izotopi.

9

În funcţie de latitudine, altitudine, temperatură şi distanţa până la largul mării s-au observat valori diferite ale δ2H pentru apa meteorică (precipitaţii).

Valori negative mai mari tipice regiunilor de coastă/ecuatoriale şi uşor negative pentru zonele de mare altitudine/regiuni interioare/de mare latitudine.Sistemul de informaţii geografice şi hărţile de contur ale abundenţei izotopicepentru 2H şi 18O sunt publice şi pot fi accesate prin intermediul internetului.

Variaţia izotopică a apei pe care o consumăm fie direct, fie indirect, ca o parteintegrantă din fructe şi legume este mai mică decât variaţia izotopică a apei din precipitaţii.

Compoziţia izotopică a precipitaţiilor este supusă variaţiei sezoniere conform variaţiilor de temperatură.

Apa de la robinet furnizată dintr-un rezervor de apă va avea o variaţie a semnăturii izotopice mai mică comparativ cu apa din precipitaţii, iar variaţia izotopică a apei de la robinet furnizată de apele subterane va fi mai mică.

Sunt realizate hărţi cu compoziţia izotopică pt. apa din întreaga lume ce servesc ca bază pt identificarea geografică (plante, animale, microbi pe bază de apă ca substrat).

10

Fixarea CO2 în timpul fotosintezei este una dintre consecințele diminuării masei în natură.

Fracţiunea izotopică netă C legat sub formă de CO2 (δ13C ≈ -8 ‰) în atmosferă

Fracţiunea izotopică - C legat organic în plantele C3 (folosesc ciclul Calvin-Benson pentru fotosinteză) ~ -20 ‰.

Fracţiunea izotopică C legat organic în plantele C4 (folosesc ciclul Hatch - fotosinteză) ~ -4 ‰.

Analiza tradiţională a diferitelor probe de zahăr - confirmă identitatea lor chimică,dar nu face o distincţie în ceea ce priveşte provenienţa diferitelor mostre.

Deși probele conţin substanţe chimic imposibil de distins acestea nu pot fi aceleaşi, deoarece ar putea proveni din diferite surse (producători) sau să

fie de origine diferită (localizare geografică de producţie).Semnătura izotopilor stabili - doi compuşi altfel imperceptibili, au/sau nu, o istorie sau provenienţă comună. Ea poate furniza informaţii despre originea şi sursa unui compus - informaţii cu privire la condiţiile în care a fost făcut un compus şi de către cine sau prin ce proces.

11

Abundenţa izotopică a 13C şi 2H în zahărul din diferite fabrici şidin diferite regiuni geografice

-6.7-11.10Zahăr Africa S – trestie de zahăr

-21.4-11.76Zahăr Brazilia – trestie de zahăr

-93.4-26.84Zahăr Suedia – sfeclă de zahăr

-71.0-25.42Zahăr Polonia – sfeclă de zahărδ2HVSMOW (‰)δ13CVPDB (‰)Proba

Care sunt obiectivele analizei izotopilor stabili în criminalistică?

1. Primul obiectiv este acela de a stabili dacă două exemplare aparent imposibil de distins au aceeaşi compoziţie izotopică, au o istorie comună sau provenienţă comună.

Într-o primă etapă, probele sunt comparate şi dacă se potrivesc se determinăprobabilitatea ca acestea să provină din aceeaşi sursă.

12

Cât de precisă şi corectă este analiza raportului izotopilor stabili în ident.sursei unui eşantion de probe?

a) precizia măsurătorilor analitice;b) eterogenitatea în cadrul unui eşantion sau într-o populaţie;c) natura şi calitatea bazei de date de referinţă.

Precizia analizei variază în funcţie de:

2. Al doilea obiectiv este de a confirma sau respinge o ipoteză despre sursă, sau metoda de producţie (cale sintetică), sau originea geografică a unui eşantion necunoscut.

Semnătura izotopilor stabili a unui eşantion necunoscut se compară cu un set de date de referinţă.

3. Al treilea scop este de a determina originea geografică probabilă a sursei pe baza semnăturii izotopilor stabili.

13

Aplicaţii:• Controlul antidoping;• Analiza şi provenienţa agenţilor bacterieni ( anti- terorism);• Analiza şi provenienţa bunurilor contrafăcute şi falsificării banilor;• Analiza comparativă şi provenienţa explozivilor;• Analiza comparativă și sursă materialelor de ambalare;• Analiza și provenienţa stupefiantelor;• Distincţia între animalele crescute în captivitate și animale capturate;• Provenienţa unor persoane (traficul de persoane; antiterorism);• Provenienţa victimelor (crime sau dezastre grave);• Determinarea surselor de poluare a mediului (criminalistica de mediu).

Limitările analizei izotopilor stabili

1. Colectarea eşantionului, depozitarea probelor, prepararea probelor poate influenţa acurateţea rezultatului final.

2. Natura probei în sine.

Substanţele chimice, care sunt produsul unor procese de sinteză bine controlate, tind să fie foarte omogene și variaţiile izotopice sunt foarte mici.

Uniunea Europeană - lider în domeniul controlului alimentelor cu ajutorul izotopilor stabili.

14

3. Bazele de date existente, care depind de mai mulţi factori:

(i) disponibilitatea probelor de control cu istorie şi provenienţă cunoscută;

(ii) calitatea probelor de control;

(iii) finanţarea disponibilă pentru cercetare în ştiinţele medico-legale pentru a stabili astfel de baze de date.

- Agenţia Internaţională pentru Energie Atomică (AIEA, Viena, Austria)

- Institutul Naţional de Standarde şi Tehnologie (NIST, Washington, S.U.A.)

- furnizează standarde - abundenţa naturală.

Compuşii natural sunt mai puţin omogeni, variaţia izotopică poate fi atât de mare încât este dificil să-l distingem dintre probele eşantion.

- timp scurt de analiză;- consum scăzut de reactivi;- proceduri simple de analiză.

Avantaje:

15

Asemănări/diferenţe între profilul ADN şi analiza raportului izotopilor stabili

Profilul ADN Raportul izotopilor stabili

Ambele - folosite în scop medico-legal - stabili originea unei probe necunoscute

- det. originii probelor biologice;

- analiza mai multor fragmente;

- det. originii probelor biologice şi non-biologice;

- det. originii geografice a probelor;

- mai multe elemente chimice dintr-un eşantion;

Probele de sânge sau de păr - gemeni identici - un ADN identic, - în cazul în care ei au fost localizaţi în regiuni geografice diferite -- au consumat diferite tipuri de apă şi hrană - diferite raporturi de izotopi stabili pentru unul/maimulte elemente.

16

Raport izotopic H şi O:

localizarea geografică a apei şi produselor pe bază de apă;

localizare geografică a alimentelor proteice (ex. carne, seminţe);

originea geografică a alimentelor pe bază de carbohidraţi (miere, făină);

falsificare băuturi şi sucuri.

Raport izotopic C:

sursa de alimentaţie pentru animale (ex. C3 versus C4);

falsificarea alimentelor, băuturilor, sucurilor, băuturilor spirtoase.

Raport izotopic N:

sursele de N pentru plante (ex. fertilizatori);

surse de alimentare pentru animale.

17

Raport izotopic S:

localizare geografică interioară vs. coastă;sursa de S pt. plante (ex., îngrăşăminte),surse de alimentare pentru animale.

Nu este posibil să se construiască un spectrometru de masă cu ionizare secundară cu sistem multicolector care să poată det. masele izotopice între 2 şi 600 u.a.m. - orice material sau compus complex supus analizei trebuie săfie transformat într-un gaz, cum ar fi CO2 sau N2 care să fie reprezentativ, d.p.d.v. izotopic, pentru materialul de bază.

Gazul obţinut prin transformarea probei la temperaturi de peste 900 °C este introdus în sursa de ioni a IRMS, apoi ionii sunt acceleraţi de tensiune de accelerare în analizor, şi sunt separaţi cu ajutorul unui magnet setat la un câmp magnetic fix, B.

18

IRMS sistem pt. măsurare18O/16O în apă după schimbul cu CO2.

Gaze ce pot fi măsurate: H2, CO, CO2, N2, SO2

const

8 12h,25 C16 18 16 18 162 2 2T

C O H O C O O H O

m 44 m 46

−+ +

= =

19

Compoziţia izotopică specifică a unei probe ce conţine elemente volatile poatemodifica în timp deoarece elementele volatile cu p.f. scăzute se pot evapora.

Studiu de caz – Martie 2005 – Dublin (Nord)

- Organismul a fost al unui om - vârstă mijlocie, african, afro-caraibean, afro-american,

- Dezintegrarea avansată a pigmentului - pielea expusă - complet albă,- medicul legist - pielea ne-expusă era de nuanţă închisă.

- Amprentele recoltate din braţele dezmembrate - nu au corespuns cu nimenidin bazele de date naţionale sau ale Interpolului.

- Anchetatorii au luat în considerare amprentele digitale ale fiecărui imigrant înIrlanda.

- Valoarea δ13C - pentru unghiile victimei şi păr: - 22.34 ‰ şi - 22.16 ‰- originea – America de Nord sau Africa.

- Valoare δ15N - unghii de 10,9 ‰, în medie - dieta victimei a fost bogată în proteine.

- Valoarea δ2H - 57.4 ‰ corespunde cu cea din apa de la robinet din Dublin.

20

- Victima a trăit timp de cel puţin 7 luni înainte de moarte, fie în Dublin fie în vecinătate sau în orice altă parte a Irlandei de Nord.

- Datorită proceselor chimice implicate în formarea osoasă şi mineralizarea oaselor, valorile δ18O - obţinute din os au fost convertite în valori coresp. pt.

apa potabilă.- Valorile - au indicat apa potabilă consumată de către victimă în ultimul timp (chiar înainte de sosirea ei în Irlanda).

- Baza de date – AIEA - reţeaua globală de izotopi în precipitaţii - 5 regiuni din lume, o potrivire de semnătură:

- estul coastelor Braziliei, - Insulele Windward la Puerto Rico, - Cornul Africii, - Emiratele Arabe Unite, - Oman - vestul coastei Indiei.

Calcule de regresie liniară - victima a ajuns în Irlanda cu cca 6,3 ani înainte demoarte.Interpolarea datelor – cel mai probabil loc de origine: Etiopia, Somalia, Kenya, Eritreea, Uganda şi partea de est a Sudanului.

21

- solicitarea de mostre de ADN,- Victima - bărbat de 39 de ani originar din Kenya, care a emigrat în Irlanda

în 1998, din Somalia.

13C/12C şi 2H/1HZahărSirop de arţar

18O/16OApăVin

2H/1HZahărVin

13C/12CZahărMiere de albine

2H/1HZahărSuc de fructe

18O/16OApăSuc de fructe

13C/12CZahăr şi pulpă de fructSuc de fructe

Raport izotopicSubstanţa detectatăProdus alimentar

Autentificare produse alimentare

22

- 1991 s-a început crearea bazei de date pt. sucurile de fructe (citrice, măr, ananas) pentru regiunile relevante.

Exemplul 1: falsificarea sucului de portocale

zahărul din sucul de portocale şi cel obţinut din trestia de zahăr

- măsurarea conţinutului de 13C a zaharurilor

Deşi, compuşii pot avea aceeaşi compoziţie chimică, au conţinut izotopic≠ datorită căii fotosintetice diferite.

Diferenţele mici în conţinutul 13C printre plante C3 nu sunt suficiente pentru a verificare alterarea din punct de vedere al siguranţei analitice.

Alţi izotopi stabili - stabilirea unei metode mai sigure pentru toate cazurile posibile de alterare a sucului. (2H)

13C/12C a zaharurilor din sucul de portocale = -26.4‰;(1)

13C/12C a zaharurilor din trestia de zahăr = -11.4‰(1)

23

24

Sucul autentic - valoare ridicată δ18O şi δ2H (din apă) în comparaţie cu apa din produsele diluate (cu apă de la robinet - care este relativ sărăcită în 18O şi 2H).

Suc fructe

centrifugare

Pulpa Supernatant

Purificare cu apa si acetona

δ13C, δ15N

Precipitare zahar

δ13C

Precipitare proteine cu acid wolframic

δ13C, δ15N

δ18O,δ2H

25

Compoziţia izotopică a C, N, H şi O în materialul biologic depinde de:

- condiţiile climatice (umiditate relativă, temperatură, precipitaţii);- caracteristici geografice (distanţa de la mare, surse de evaporare,

înălţime, latitudine);- arealul unde creşte planta.

Rezultate pentru raport izotopic δ13C din pulpa de măr:

δ13C: -29.05 ‰ ÷ - 26.7 ‰

2. Probe de măr din: Maramureş, Alba, Cluj, Sălaj

(2010)

26

δ18O: -2.7 ‰ ÷ - 5.5 ‰

δ2H: -39.5 ‰ ÷ - 59 ‰

27

Pregătirea probei pentru analiza izotopică multielement a sucurile de fructe determinarea originii geografice

- abundenţa izotopilor de C şi N (δ13C, δ15N) şi a concentraţiei acestora în probele solide organice şi anorganice - determină simultan.

Principiul - schimb de 18O între apă şi CO2 care se măsoară în sistem închis.

Probele omogenizate sunt cântărite în capsule de Sn, închise ermetic, introduse în analizor elementar printr-un autosampler.Eşantioanele sunt arse în cuptorul de oxidare - conversie de compuşi de C şi N în CO2 sau N2/NOx.

28

Oxizi de azot şi exces de oxigen - reduşi în cuptor de reducere.Urmele de apă sunt îndepărtate cu He.

CO2 şi N2 sunt separate pe o coloană cromatografică de gaze (GC).Interfaţă - introduce în fluxul de gaz un standard (CO2 / N2) cu raport izotopiccunoscut.

Determinarea zahăruluiadăugat la sucul de fructe

Suc fructe

Componente minoreComponente majore

pulpa acizialteleapa zahar

12C/13C

Fermentatie la etanol

12C/13C 2H/1H

Degradare fructoza la HMT

12C/13C 2H/1H

Separare glucoza,fructoza, zaharoza

12C/13C

29

Fracţiunea de zahăr brut se obţine prin:- pre-tratarea sucului cu Ca(OH)2 (se pierde glucoză şi fructoză);

- purificare prin schimb ionic.

Suc ananas Suc de portocale

Purificarea prin schimb ionic urmată de separare HPLC – o mai bună separare a zaharurilor individuale.

30

3. Efectul fermentaţiei asupra zaharurilor în sucul de mere

31

4. Valori δ13C în acidul citric natural (lămâie) vs acid citric de sinteză

32

Protocolul pentru analiza izotopică a acizilor organici

Suc sau concentrat diluat

centrifugare, filtrare

Filtrat

Cromatografie de schimb ionic

aminoacizi

zaharuri

HPLC

Acid citric

13C 2H/1H

Acid L-malic

13C Pozitionare 13C

Analiza poziţionării acid L - malic permite să se detecteze adaosurile din surse artificiale nedetectabile prin alte metode.

33

Exemplul 4: Autentificarea vârstei vinului

Parametrii principali şi instrumente de autentificare vin pe baza datelor analitice(2)

Autentificare cu izotopi stabili

Data recoltariiContinut de zahar in struguri

Date analitice generale

Cooperarea organismelor de control Controlul importurilor

Date multi-element stabilOrigine geograficaAnul recoltarii

Conditii climaticeinaintea recoltarii

Detalii oenologiceEvaluarea statistica a datelor de izotopi stabili în banci de date

34

1. Determinarea radioactivităţii izotopului 14C din molecula de etanol a vinului.

- rezultate eronate dacă mustul şi vinul au fost alterate cu zaharoză a cărei vechime (anul cultivării sfeclei sau trestiei de zahăr) este diferită de cea a probei analizate.

2. Radioactivitatea sedimentului vinului prin măsurarea activităţii unor izotopi,(210Pb, 210Po, 239Pu, 240Pu, 137Cs).

- 1992 - înfiinţată o bancă de date cu valorile de referinţă ale rapoartelor izotopice specifice pentru vinurile din diferite regiuni europene.

Natura alcoolului etilic din vin naturalsintetic

35

originea etanolului; glucidele din vin şi glicerolul.

CH3-CH(D)OH

- raportul izotopic (D/H)I -CH2(D)-CH2OH

- raportul izotopic (D/H)II - originea geografică şi condiţiile climatice.

Vin

Apa

Oxigen(18O/16O)

Etanol

Deuteriu (D/H)I - CH3(D/H)II- CH2

Carbon(13C/12C)

36

Analiza izotopică a probelor:

2H (D) - măsurat în reziduu rămas după distilarea vinului - SM special pentru analiza deuteriului din apă;

18O - măsurat în vin şi în reziduu de distilare – SM cu dublă colectare;

13C - măsurat în etanolul obţinut prin distilarea vinului, etanolul arde în exces de O, se obţine 13CO2, se determină 13C – SM cu dublă colectare.

Rezultatele se raportează la standard.

Analiza discriminativă a izotopilor stabili din vinuri:

Centrul de Cercetări pentru Oenologie

Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pt. Tehnologii Criogenice şi Izotopice – ICSI Rm. Vâlcea

Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pt. Tehnologii Izotopice şi Moleculare Cluj- Napoca

37

Originea geografică, anul recoltării, adăugare de apă

18O/16O (‰ – SMOW)

apa18O/16O - IRMS

Raport izotopic global de deuteri în apă

2H/1H (‰ – SMOW)

apa2H/1H - IRMS

Originea botanică, anul recoltării, amestec de zaharuri C3

şi C4, adăugare de glicerol,

acizi

13C/12C (‰ PDB)

etanol, zahăr, glicerol

13C/12C - IRMS

Parametrii pentru autentificare

Parametrii, simbol şi unitate de

măsură

ComponenteMetoda

- Detectarea unei diluţii de 10% dacă se cunoaşte provenienţa vinului şi de la 40% dacă nu se cunoaşte originea.

38

Analiză Bere

13C/12C - identificarea siropului de porumb ca potenţial înlocuitor al malţului.13C/12C – valoare mai mare în cazul porumbului faţă de cel din orz;

Controlul anti-doping în sport pe baza semnăturii izotopice

- Agenţiile de control anti-doping în sport - printre primele care au adoptat această tehnică (IRMS).

O problemă esenţială în controlul anti-doping → stabilirea originii testosteronului şi a altor steroizi găsiţi în urina umană.

Dacă se dovedeşte originea farmaceutică – a avut loc dopajul.

Metoda folosită în anii 1990 pentru a detecta administrarea de testosteron s-a bazat pe determinarea raportului testosteron: epitestosteron (T: E).

Un raport > 6 este considerat suspect.

Androgenii de natură farmaceutică sunt derivaţi din materiale vegetale - au valori mici pentru δ13C în raport cu cei de natură endogenă;

39

- semnătura izotopică δ13C a testosteronului şi metaboliţilor în urină scade după administrarea de testosteron exogen.

Semnătura izotopică şi terorismul

- metodele clasice de identificare chimică şi biologică (formulă chimică, tulpini bacterii) erau insuficiente pentru a determina sursa exactă a materialelor;- identificarea pur şi simplu a unui agent chimic (de exemplu, sarinul folosit în atacul din metroul de la Tokyo), nu indică sursa acestuia;- agenţii microbieni cultivaţi în cond. controlate „moştenesc” comp. izotopiceale mediilor de cultură.

- compoziţia izotopică a substraturilor org. şi mediilor apoase variază funcţie de:

- procesele de fabricaţie;- locaţiile geografice.

- sursa materiilor prime;

- bacterii din aceeaşi tulpină pot fi diferenţiate pe baza compoziţiei izotopice.

40

Acest lucru este posibil şi în cazul unor probe biologice produse în acelaşilaborator, dar din materii prime diferite.- important ca agenţii chimici şi biologici să îşi menţină semnăturile izotopiceoriginale în timpul depozitării şi transportului ("fidelitate izotopică").Cu excepţia "hidrogenului schimbabil," compoziţia izotopică a agenţilor chimici rămâne intactă până la degradarea lor.- În aplicaţii medico-legale trebuie stabilită o bază de date a "amprentelor izotopilor stabili" pentru substraturi chimice, agenţi biologici.

Dacă bacteriile se cultivă pornind de la un lot iniţial de spori furaţi de la laboratoare biologice, semnăturile izotopice ale noilor celule bacteriene vor fi diferite de cele ale sistemului din baza de date.- în astfel de cazuri, se pot evalua condiţiile de creştere pe baza semnăturilor izotopice nou dobândite de agenţii patogeni.- pe baza semnăturilor izotopice ale agenţilor biochimici şi a informaţiilor despre fracţionarea izotopică în timpul creşterii şi sintezei:

41

- restrânge aria producătorilor şi furnizorilor, din care au fost achiziţionate mediile de creştere;

- locaţia geografică a laboratorului.

Origine droguri – pe baza semnăturii izotopice

- cercetători - Universitatea Utah - elaborat modele predictive pe baza valorilorδ2H din eşantioane de marijuana de origine cunoscută - ajutor în determinareaprovenienţei unor probe de origine necunoscută;- compoziţia izotopică 13C - opiu brut depinde de condiţiile climatice din regiunea geografică de origine a macului din care s-a extras morfina;

- semnătura izotopică a 13C în heroină (diacetilmorfina) - influenţată de compoziţia izotopică a reactivilor utilizaţi pentru a obţine acest compus din morfina (de obicei, anhidridă acetică).

Procesul poate facilita diferenţierea loturilor de heroină, deşi ar putea să nu fieposibil să atribuie originile geografice numai pe baza valorilor δ13C.

42

Valorile δ15N - parametru determinant pentru determinarea originii geografice.

- efect de fracţionare izotopică cinetică în timpul acetilării morfinei - heroina va fi aproape întotdeauna sărăcită în 13C comparativ cu morfina (precursor).

În 2006, un nou tip de heroină (clorhidrat de heroină) a fost confiscat în Australia.

Profilurile majore ale alcaloizilor - în concordanţă cu heroina de origine Asia SE.

- semnăturile izotopice ale acizilor au fost incompatibile cu heroina tipică din aceste regiuni

- a fost obţinută printr-un proces nou,- această heroină ar putea fi dintr-o regiune nouă,

Probele au fost examinate pentru compoziţia izotopică, împreună cueşantioane - origini cunoscute: Asia-S, Asia S-V, America S şi Mexic.

probele noi diferă de cele de origine cunoscută.

43

- valorile δ2H şi δ18O din ţesuturile plantelor şi produsele vegetale se corelează cu originea geografică;

Heroina conţine suplimentar oxigen şi hidrogen introdus în timpul acetilării.(metodă diferită de obţinere)

Cercetări efectuate pe frunze de coca (Erythroxylum coca) şi cocaină

- δ15N - (0,1 ‰ la 13,0 ‰);

Valorile au fost atribuite ţinând seama de:

- nivele diferite de umiditate;- durata sezonului ploios;- compoziţia diferită a solurilor.

afectează fixarea C şi N;

- δ13C în frunzele de coca din America de Sud variază (-32.4 ‰ la -25.3 ‰);

44

Pe baza variaţiilor în abundenţa izotopică 13C şi 15N, coroborate cu variaţii deconţinut de alcaloizi - au fost identificate în mod corect 96 % din 200 probe de cocaină.