O que são isótopos?
De maneira geral, isótopos são átomos de um mesmo elemento químico que possuem o mesmo número atômico (quantidade de prótons), porém apresentam diferentes números de massa (prótons + nêutrons). Essa diferença ocorre porque a quantidade de nêutrons diverge.
Os isótopos de um elemento têm quase as mesmas propriedades químicas, mas as propriedades físicas diferem-se. A maior parte dos elementos químicos possui isótopos, que ocorrem em proporções diferentes na natureza (abundância natural).
As propriedades exclusivas dos isótopos permitem a sua aplicação nas mais diversas áreas, como na datação de rochas e fósseis, na medicina, na indústria nuclear e na criminalística.
Alguns dos isótopos mais conhecidos e importantes são os isótopos do Hidrogênio e do Carbono, utilizados na indústria nuclear, na datação de artefatos geológicos, entre outras possibilidades.
Isótopos do Hidrogênio:
1H1 – prótio – cerca de 99,98%
1H2 – deutério – cerca de 0,015%
1H3 – trítio – apenas traços, radioativo
Isótopos do Carbono:
6C12 – carbono 12 – cerca de 98,89%
6C13 – carbono 13 – cerca de 1,01 a 1,14%
6C14 – carbono 14 – apenas traços, radioativo
Radioisótopos e Isótopos estáveis
Alguns isótopos emitem determinados tipos de radiação, os chamados radioisótopos. Eles possuem um núcleo radioativo, que são os radionuclídeos. Os radioisótopos apresentam a capacidade de se concentrar em órgãos e/ou células e, com a manipulação adequada, auxiliam na identificação de possíveis alterações fisiológicas.
Um exemplo de aplicação é no tratamento de câncer, em que um radioisótopo é ligado a uma molécula que o leva até a célula em metástase. O isótopo decai e emite radiações, que ionizam o DNA da célula e inibem seu crescimento.
Já os isótopos estáveis são aqueles que ocorrem de forma comum na natureza e que são estáveis, ou seja, possuem características que não podem ser mudadas, em contraposição aos isótopos radioativos.
Isótopos leves e pesados
Os isótopos leves são aqueles que possuem poucos prótons e nêutrons e são mais reativos. Já os isótopos pesados são aqueles que contém um ou dois nêutrons a mais no núcleo e são menos reativos, em comparação aos leves.
Assinatura isotópica
Os isótopos podem servir como marcadores, permitindo a identificação do rastro deixado pelo elemento dentro de sistemas biogeoquímicos. O fracionamento isotópico deixa marcas nos materiais que servirá como uma assinatura, que fornece informações sobre a origem das substâncias a serem investigadas.
Isótopos em casos criminais
A utilização de isótopos para finalidades forenses tem crescido cada vez mais com o aumento da pesquisa sobre o tema. Os métodos de assinatura isotópica têm sido empregados na solução de crimes contra a vida humana, na balística, em crimes ambientais, incêndios, identificação de drogas ilícitas e falsificação de medicamentos.
A análise de isótopos estáveis em restos humanos pode ser útil na investigação de corpos não identificados, uma vez que eles fornecem informações sobre o rastreamento geográfico do indivíduo, bem como dos hábitos alimentares, a partir de tecidos humanos, como ossos, dentes, unhas e cabelos. A exemplo disso, pode ser realizada a Análise de Fluxo Metabólico (AFM) usando marcação por isótopo estável, que explica o fluxo de certos elementos através das vias metabólicas e reações dentro de uma célula.
Métodos e aplicações
As análises de razão isotópica de elementos leves são realizadas por Espectrometria de Massas, com equipamentos chamados Espectrômetros de Massas de Razão de Isótopos (IRMS), projetados para medir proporções de determinados isótopos.
As amostras a serem analisadas são convertidas em gases por combustão, redução e pirólise na presença de catalisadores, o que permite a realização de análises isotópicas de compostos específicos, ampliando ainda mais o poder discriminatório destas análises.
Análises de razão isotópica de chumbo, associadas à razão Sb/Pb e padrão de elementos traço podem fornecer informações úteis para a balística. Dessa forma, é possível identificar diferentes fontes de minério de chumbo utilizado como matéria prima para a confecção dos projéteis com base na sua razão isotópica.
Isótopos leves e pesados têm sido usados também na atribuição de fontes de poluição e em áreas com mais de um suspeito de contaminação, através de análises de 15N e 18O, que permitem identificar fontes de contaminação por nitrato na água.
A isotopia é aplicada na identificação de incêndios criminosos para a descoberta de fósforos de segurança e de acelerantes de combustão, compostos principalmente por hidrocarbonetos de petróleo de cadeias curtas a médias.
Além disso, no campo das drogas ilícitas, a técnica de analise isotópica tem sido aplicada para identificação geográfica e discriminação de processos de produção. A cocaína, por exemplo, pode ser identificada com base na análise de δ13C e δ15N combinadas com o conteúdo de alcaloides traço.
Exemplos de casos
Origem de vestígios humanos
A identificação de vítimas de assassinatos, o combate ao tráfico humano e a imigração ilegal são alguns exemplos de contexto em que a atribuição isotópica tem sido utilizada.
O δ2H e δ18O presentes na água são importantes indicadores geográficos humanos, e o δ13C e δ15N fornecem informações sobre alimentação, que dependem da nacionalidade do indivíduo, dos hábitos alimentares, da cultura, da região. Com essas informações, é possível rastrear a origem de restos humanos, assim como identificar movimentação humana por diferentes regiões geográficas. Como exemplo, a técnica de RMN de prótons usada para marcação de 13C. Usando esse método, é possível seguir o rastro de uma amostra da substância através de um sistema.
Rastreamento de animais traficados
Na região amazônica, o consumo elevado de ovos e carne de tartaruga pode incentivar a caça e o tráfico que, nas cidades, acabam por abastecer um comércio ilegal. O valor elevado desses animais estimula ainda mais a captura ilegal deles.
A partir disso, o médico veterinário, pesquisador e perito criminal Rodrigo Mayrink, que trabalha há 18 anos no combate ao tráfico de espécies, baseia sua pesquisa de doutorado no uso de isótopos estáveis para rastrear a origem de animais silvestres traficados.
A análise dos isótopos ocorre através das proporções do átomo mais pesado em relação ao átomo mais leve no meio ambiente. A comida ingerida pelos animais é incorporada aos seus tecidos, de forma que os elementos químicos consumidos estejam presentes no seu corpo. As plantas absorvem o carbono pesado da atmosfera para construir os seus tecidos e, se um animal comer muito dessas plantas, com o passar do tempo, o nutriente que ele ingeriu vai refletir uma proporção diferente do carbono leve e pesado em seu corpo.
A partir desse raciocínio, são analisados os nutrientes presentes no corpo dos quelônios, de maneira que, se um criador pegar uma tartaruga da natureza e a introduz em um cativeiro ou vende para um restaurante, é possível, através da análise de uma lasca do casco, da unha ou de um pedaço da carne, saber a proporção de carbono no seu corpo e a proporção de carbono pesado da floresta Amazônica.
Os isótopos são uma ferramenta essencial para os órgãos de investigações e as autoridades, auxiliando em problemas criminais através do fornecimento de pistas e vestígios que podem levar à identificação e responsabilização de culpados.
No Brasil, a técnica é pouco utilizada, mas já existe uma mobilização de grupos de pesquisa em torno da aplicação da isotopia na área forense, como a fundação da RENIF – Rede Nacional de Isótopos Forenses e a Polícia Federal, por meio da Diretoria Técnico-Científica, que está implementando o Programa Nacional de Isótopos Forenses.
Conclusão
Os isótopos apresentam diversas utilidades em diferentes áreas. A aplicação de técnicas de análises de isótopos é de extrema importância e tem crescido cada vez mais no mundo, sendo utilizada também para demandas forenses. Entretanto, no Brasil é uma técnica ainda pouco explorada e, portanto, é necessária uma maior divulgação, no intuito de incentivar pesquisadores e órgãos governamentais a adotarem tal método, tendo como exemplo os casos internacionais.
Referências
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COSTA, FÁBIO JOSÉ VIANA; SENA-SOUZA, JOÃO PAULO; BIELEFELD, GABRIELA. Determinação da origem geográfica de vestígios utilizando isótopos estáveis: base científica e potencial de uso no Brasil. Brasília, Junho, 2019. Disponível em: <https://periodicos.pf.gov.br/index.php/RBCP/article/view/585/368>. Acesso em: 08 de dez. de 2021
GOOGLE DOCS. Google Docs: Isótopos Forenses, c2021. Página inicial. Disponível em: <https://docs.google.com/presentation/d/166yViFNEzWe7qQMh7h5_y5MERqE7VYSCFBDBfH5eaFY/edit?usp=sharing>. Acesso em: 08 de dez. de 2021.
