Análise forense de batons vermelhos por espectroscopia de infravermelho com transformada de fourier em modo de refletância total atenuada

Abstract

Na atualidade, os produtos de maquiagem são responsáveis por cerca de 20% do mercado mundial de produtos de beleza, onde os cosméticos labiais são a forma de maquiagem mais consumida. Existem diversos tipos de cosméticos labiais tais como os batons, delineadores, hidratantes e brilhos labiais. O batom é um cosmético utilizado para conceder cor, forma e volume aos lábios e está disponível em diversas cores. Este tipo de cosmético deve apresentar algumas características básicas, como ter boa aderência, fácil aplicação, uma textura suave, fácil de deslizar e apresentar consistência estável. Cada empresa possui uma formulação padrão, protegida por patentes, da composição base dos batons, mas normalmente são compostas por: ceras (8 a 15%), emolientes (40 a 70%), agentes doadores de cor (0,5 a 8%), e outros aditivos.Devido à crescente popularidade dos cosméticos, existe uma probabilidade cada vez maior de encontrar vestígios cosméticos em cenas do crime. Devido à sua facilidade de transferência e prevalência de uso, resíduos de cosméticos podem fornecer evidências forenses significativas em casos de violação, roubo ou assassinato podendo serem encontrados em roupas ou lençóis em casos de violação sexual, assim como manchas em copos, chávenas, lenços de papel, pontas de cigarros ou qualquer outro material. Este tipo de evidência é abrangido por várias áreas forenses, nomeadamente a toxicologia, queiloscopia e a análise química dos componentes presentes na formulação dos batons.O principal objetivo deste trabalho foi avaliar a utilização do método de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier em modo de refletância total atenuada (FTIR-ATR) como método de análise de vestígios forenses de batons vermelhos em diversos substratos. Pretendeu-se assim tentar distinguir as diferentes amostras de batons vermelhos através deste método de análise e realizar a análise dos resultados com recurso a diferentes métodos quimiométricos. Para tal foram recolhidas e analisadas quinze amostras de batons vermelhos com distintas tonalidades de quatro marcas diferentes.Com a utilização do método de análise FTIR-ATR, as amostras foram analisadas de forma não destrutiva e rápida. As técnicas quimiométricas, PCA e HCA, forneceram resultados objetivos, obtidos pelos gráficos de scores e loadings, assim como matrizes de distâncias e dendrogramas.Os resultados dos testes de repetibilidade e reprodutibilidade obtidos usando a espectroscopia FTIR-ATR e analisados por métodos quimiométricos, demonstraram que existe repetibilidade e reprodutibilidade na análise das amostras de batom esta técnica. A discriminação de amostras de batom com base na presença/ausência de bandas características foi obtida antes da discriminação multivariada com base nas ferramentas quimiométricas. Da comparação manual das bandas obteve-se um poder discriminante entre as amostras do estudo de 100%. Complementarmente, os resultados obtidos da análise por PCA e HCA comprovam existir variação na composição dos constituintes das amostras ou alteração nas proporções destes, permitindo a distinção de amostras da mesma marca com base no seu espectro.O estudo da influência do substrato no espectro da amostra adquirido comprovou que os substratos influenciam os resultados obtidos. A análise da influência da deposição após permanência do batom nos lábios em tempos diversos, demonstrou a ocorrência de variações nos espectros obtidos para cada amostra. Constatou-se que o substrato também tem influência na magnitude das alterações, sendo observadas mais modificações nos espectros das deposições na chávena, cigarro e copo de plástico. O estudo do efeito do envelhecimento da deposição e das condições de armazenamento realizado com recurso a deposições de quatro amostras em dois substratos, ao longo de 60 dias, demonstrou a ocorrência de variações mínimas nos espectros obtidos para cada amostra nos dois substratos, não afetando a possível identificação da mesma. A metodologia de pesquisa utilizada foi validada por testes de amostras cegas. Esta etapa teve como objetivo validar a utilização do método de infravermelhos em conjunto com a metodologia de pesquisa (HCA) utilizada no estudo atual, como métodos identificativos de amostras desconhecidas. Embora existam algumas divergências em algumas correspondências nos resultados obtidos, a matriz de distâncias revelou ser um bom método para realizar a atribuição da amostra origem às amostras cegas analisadas por FTIR-ATR. Este trabalho permitiu concluir que é possível analisar amostras de batons pelo método usado. Para uma verdadeira implementação deste método será necessária a criação de bases de dados de batons com a finalidade de permitir o perfil forense de amostras de batom desconhecidas.

Currently, makeup products are responsible for about 20% of the world market for beauty products, where lip cosmetics are the most consumed form of makeup. There are several types of lip cosmetics such as lipsticks, eyeliners, moisturizers, and lip glosses. Lipstick is a cosmetic used to give color, shape and volume to the lips and is available in several colors. This type of cosmetic must have some basic characteristics, such as good adhesion, easy application, a smooth texture, easy to slide and stable consistency. Each company has a standard formulation, protected by patents, of the base composition of lipsticks, but they are usually composed of waxes (8 to 15%), emollients (40 to 70%), color donating agents (0.5 to 8%), and other additives.Due to the growing popularity of cosmetics, there is an increasing likelihood of finding cosmetic traces at crime scenes. Due to its ease of transfer and prevalence of use, cosmetic residues can provide significant forensic evidence in cases of rape, theft or murder and can be found on clothes or sheets in cases of sexual violation, as well as stains on cups, cups, handkerchiefs. paper, cigarette butts or any other material. This type of evidence is covered by several forensic areas, namely toxicology, cheiloscopy and chemical analysis of the components present in the lipstick formulation.The main objective of this work was to evaluate the use of the Fourier transform infrared spectroscopy method in attenuated total reflectance mode (FTIR-ATR) as a method for analyzing forensic traces of red lipsticks on various substrates. It was intended, therefore, to try to distinguish the different samples of red lipsticks through this method of analysis and carry out the analysis of the results using different chemometric methods. To this end, fifteen samples of red lipsticks with different shades from four different brands were collected and analyzed.Using the FTIR-ATR analysis method, the samples were analyzed in a non-destructive and rapid way. The chemometric techniques, PCA and HCA, provided objective results, obtained by graphs of scores and loadings, as well as distance matrices and dendrograms.The results of repeatability and reproducibility tests obtained using FTIR-ATR spectroscopy and analyzed by chemometric methods, demonstrated that there is repeatability and reproducibility in the analysis of lipstick samples using this technique.Discrimination of lipstick samples based on the presence/absence of characteristic bands was obtained before multivariate discrimination based on chemometric tools. From the manual comparison of the bands, a discriminating power between the study samples of 100% was obtained. In addition, the results obtained from the analysis by PCA, and HCA prove that there is a variation in the composition of the constituents of the samples or change in their proportions, allowing the distinction of samples of the same brand based on their spectrum.The study of the influence of the substrate on the spectrum of the acquired sample proved that the substrates influence the results obtained. The analysis of the influence of deposition after the lipstick remained on the lips at different times showed the occurrence of variations in the spectra obtained for each sample. It was found that the substrate also has an influence on the magnitude of the changes, with more changes being observed in the spectra of depositions in the cup, cigarette and plastic cup.The study of the aging effect of the deposition and storage conditions carried out using depositions of four samples on two substrates, over 60 days, demonstrated the occurrence of minimal variations in the spectra obtained for each sample on the two substrates, not affecting the possible identification of the same.The research methodology used was validated by blind sample tests. This step aimed to validate the use of the infrared method crosswise with the research methodology (HCA) used in the current study, as identification methods for unknown samples. Although there are some divergences in some correspondences in the results obtained, the distance matrix proved to be a good method to perform the attribution of the source sample to the blind samples analyzed by FTIR-ATR.This work allowed us to conclude that it is possible to analyze lipstick samples by the method used. For a true implementation of this method, it will be necessary to create lipstick databases to allow the forensic profile of unknown lipstick samples.