Tóxicos orgánicos fijos

UNIVERSIDAD TECNICA DE MACHALA “CALIDAD, PERTINENCIA Y CALIDEZ”

UNIDAD ACADEMICA DE CIENCIAS QUIMICAS Y DE LA SALUD CARRERA DE BIOQUIMICA Y FARMACIA LABORATORIO DE TOXICOLOGIA

TÓXICOS ORGÁNICOS FIJOS

ESTUDIANTE:

JIMENEZ PULLA LIDIA DEL CARMEN DOCENTE: BQF. CARLOS GARCÍA MSC CURSO: 5 TO. “B” AÑO LECTIVO: 2016 - 2017

INTRODUCCION

El presente trabajo trata de las diferentes intoxicaciones producidas por tóxicos orgánicos, en el ser humano; sea esta de origen natural, sintético o semisintética, que al ser ingeridas provoca cambios fisiológicos, afectando al sistema nervioso, debido a que la sangre transporta la droga al cerebro, donde actúa(1).

Los tóxicos orgánicos fijos son compuestos orgánicos, que no pueden ser aislados por destilación, todos los fármacos entran en esta categoría así como las drogas de abuso, los plaguicidas y una gran cantidad de sustancias utilizadas en síntesis química y en industria alimentaria, pueden tener carácter ácido, básico y también están los plaguicidas, las vías de absorción perjudiciales por las cuales estos tóxicos son más afectadas es: la vía digestiva, respiratoria y cutánea.

En el caso de drogas se debe realizar un screening, que es un inmunoensayo, basado en uniones competitivas, en la orina estos conjugados compiten por los sitios de unión al anticuerpo especifico. En el caso de ser positiva no generara una linea de color en la zona de la banda, caso contrario una muestra negativa producirá coloración en la zona de la prueba(2).

OBJETIVOS Objetivo general Conocer los diferentes tóxicos orgánicos fijos mediante la investigación de artículos científicos para nuestro conocimiento.

Objetivo específico Determinar los diferentes ensayos que se realizan en el análisis de tóxicos orgánicos fijos.

Identificar las diferentes coloraciones que se pueden presentar en el análisis de drogas. conocer la clasificación de los tóxicos orgánicos fijos.

ORIGEN DE LOS VENENOS Vegetal: (morfina, atropina, nicotina) Animal: (venenos de serpiente, epinefrina) Mineral: (arsénico, plomo). Sintético (barbitúricos, tranquilizantes)

CLASIFICACIÓN DE TÓXICOS Se pueden clasificar en: Tóxicos volátiles. (CO, CNH, CH4, SH2, etanol, metanol, acetona, formol,

compuestos

Organoclorados,

nitroderivados,

benceno,

hidrocarburos en general, etc.)

Tóxicos metálicos. (Arsénico, Mercurio, Antimonio, Bismuto, Plomo, Talio, Cadmio, Manganeso, Aluminio, etc.)

Tóxicos orgánico fijos. (pesticidas Organoclorados y órganofosforados, barbitúricos,

hidantoínas,

glutetimidas,

Carbamatos,

analgésicos,

anfetaminas, benzodiacepinas, alcaloides, anestésicos, etc.)(1).

PROCESAMIENTO QUÍMICO - ANALÍTICO DE TÓXICOS En química analítica y en toxicología, es necesario, separar la sustancia que se desea detectar o cuantificar del medio en el cual se investiga, lo que denominamos la separación de la matriz.

En el caso de Tóxicos volátiles, se beneficia su propiedad de pasar fácilmente al estado gaseoso para aislarlo del resto de los componentes de la muestra, este procedimiento puede restringir a conservarlo en un recipiente cerrado; a temperatura ambiente o ligeramente caliente; el tóxico pase a la fase vapor, luego lo tomaremos como corresponda para su análisis o también efectuar un sistema más enérgico por medio de arrastre por vapor o destilación directa, reteniendo los vapores obtenidos mediante el procedimiento, con una solución apropiada, en un recipiente limpio y adecuadamente refrigerado(2).

En los Tóxicos metálicos, aprovechamos su característica inorgánica, para proceder a la destrucción de materia orgánica de la matriz , para obtener una solución de sales, en su composición tendrá el catión correspondiente al metal, como nitrato o sulfato, el cual es investigado, sin las interferencias probables de los compuestos orgánicos (3).

Por último, en el caso de los Tóxicos orgánicos fijos, se aprovecha su mayor afinidad con los solventes orgánicos que por solventes acuosos; estos últimos generalmente constituyen la matriz, en donde se realiza la investigación; por un procedimiento de extracción con solventes se origina el traslado de los tóxicos de una fase a la otra y se procede a la investigación adecuada(3).

CLASIFICACION DE TÓXICOS ORGÁNICOS FIJOS NATURALEZA ACIDA (Marihuana, Barbitúricos, Plaguicidas: -OF-, Carbamatos, Organoclorados, Cumarinas NATURALEZA ALCALINA (Cocaína, Benzos, estricnina)

TIPOS DE MUESTRAS 1.-TANATOLOGIA (fallecidos): vísceras, contenido gástrico, sangre, orina, muestras del lugar.

2.- URGENCIAS (vivos): contenido gástrico, sangre y orina.

INVESTIGACIÓN DE TÓXICOS ORGÁNICOS FIJOS En los tóxicos orgánicos fijos se efectúa aprovechando la mayor solubilidad de estos, en solventes orgánicos que en el agua, de modo que poniendo en íntimo contacto el material a investigar con un solvente orgánico y no miscible con el agua, se aprovecha por partición el traspaso de las sustancias orgánicas de la fase acuosa a la orgánica, recordemos que el 70 % de la masa del cuerpo humano está constituido por agua, cuando buscamos tóxicos de este tipo en orina, sangre, vómitos y aún material visceral los mismos se encontraran en fase acuosa (1).

El tratamiento de la muestra variará con el tipo de la misma, pero el fundamento será el mismo y consiste en realizar una apropiada transferencia de las drogas

a la fase orgánica. Los solventes habitualmente utilizados para esta técnica son el Éter de Petróleo y el Éter Etílico también denominado Éter Sulfúrico por modo de obtención, en ambos casos se aprovecha su carácter de inmiscibles con el agua y su bajo punto de ebullición que facilitará su posterior evaporación.

La extracción no es demasiado selectiva y es por ello que se utiliza una marcha aprovechando ligeras diferencias en cuanto a la afinidad de algunos de los tóxicos de interés, realizándose primero una extracción con Éter de Petróleo, denominado extracto “Éter neutro”, a continuación y sobre la misma muestra ya procesada se realiza un tratamiento con Éter Etílico en medio ácido, denominando a este segundo extracto “Éter Ácido” y finalmente sobre la misma muestra se efectúa un tercer extracto ahora en medio alcalino con Éter Etílico, denominando a este extracto “Éter Alcalino”. Como puede verse se efectúan tres extracciones sucesivas de modo de recuperar tres grupos de tóxicos orgánicos de interés(3).

Mediante esta técnica que detallaremos a continuación podemos separar los siguientes grupos de tóxicos orgánicos: “Éter neutro”: pesticidas Organoclorados y organofosforados. “Éter

ácido”:

barbitúricos,

hidantoínas,

glutetimidas,

carbamatos,

analgésicos. “Éter alcalino”: anfetaminas, benzodiacepinas, fenotiacinas, alcaloides, anestésicos sintéticos, analgésicos.

Para aprovechar la mencionada selección es imprescindible el orden sucesivo propuesto, pues de invertirlo y extraer inicialmente con el Éter alcalino en el mismo se extraerían los tres grupos desperdiciándose la posibilidad de seleccionar los tóxicos.

A continuación detallaremos el procedimiento sobre una muestra de orina, la elección de este material se debe a su menor complejidad y también a la mayor frecuencia de realización en el ámbito de los laboratorios de Criminalística(3).

Se toman 50 ml de orina y se colocan en una ampolla de decantación limpia, se verifica su pH que debe ser 6,5 a 7,0. Este se efectúa con un pHmetro o con un papel indicador de pH. Si la orina fuera de varios días

o estuvo mal conservada es probable que su pH sea superior, en cuyo caso se debe regular mediante el agregado de adecuadas cantidades de ClH. A continuación de agregan 5-10 ml de Éter de Petróleo. Recordemos que el mismo es un corte de HC constituidos fundamentalmente por Hexano y Heptano. Se mezcla suavemente por inversión reiteradamente para colocar ambas fases (acuosa-orgánica) en íntimo contacto, de modo de evitar una violenta agitación que podría formar emulsiones no deseadas y que complicarían la posterior operación de la muestra. A continuación se deja en reposo de

modo

que ambas fases se separen

espontáneamente por su inmiscibilidad y diferencia de densidad (la capa orgánica se distribuirá en la capa superior).

Una vez producida la separación neta, se deja escurrir por el vástago de la ampolla la capa acuosa, recogiéndola en un vaso de precipitado limpio.

La capa orgánica se retira de la ampolla por el orificio superior colocándola en otro vaso de precipitado limpio e individualizado “Extracto Éter de Petróleo”.

La fase acuosa se vuelve a introducir en la ampolla de decantación y sobre la misma se reitera por 2 veces el procedimiento antes mencionado con 2 porciones nuevas de 10 ml de Éter de Petróleo. Haciendo el procedimiento 3 veces consecutivas estadísticamente se puede comprobar que el 97 % de las sustancias a extraer pasarán a la fase orgánica lo que garantiza la eficiencia del procedimiento. Las capas de solvente orgánico que se generan en cada extracción se agregarán al recipiente individualizado “Extracto Éter de Petróleo” (3).

Finalizada esta etapa se procede a acidificar con cantidad adecuada ClH la alícuota de orina ya extraída de modo de llevarla a pH 5-5,5 lo que se verifica con pHmetro o papel indicador, una vez logrado tal objeto se coloca en otra ampolla de decantación en donde se reitera por 3 veces el procedimiento de extracción en idénticas condiciones a las detalladas y con las mismas precauciones mencionadas, ahora con 3 alícuotas de “Éter Etílico” las que luego de separadas se acondicionan en un recipiente individualizado “Extracto Éter ácido”(3).

Finalmente la muestra extraída se acondiciona en una tercera ampolla de decantación procediendo a alcalinizar con amoníaco a pH 9,5-10, lo que se verifica del mismo modo ya citado, efectuando a continuación el procedimiento de extracción por 3 veces consecutivas con Éter Etílico.

Los extractos así obtenidos se denominan “extracto Éter Alcalino”.

Los 3 extractos obtenidos se evaporan a sequedad calefaccionando con baño de agua hirviente o en plancha calefactora, recordemos que los puntos de ebullición de los solventes son bajos y se deben evitar la presencia de llama por su combustibilidad, así como también exagerado calentamiento que podría provocar una ebullición brusca con pérdida de material(3).

Los residuos se redisuelven e un volumen pequeño de alcohol etílico y con el mismo se proceden a sembrar cromatograma en placa, una para cada grupo, para detectar inicialmente si se hallan presentes algunos de los tóxicos ya mencionados. Por supuesto que las mismas serán orientativas y con idea de rastreo, de encontrarse algún indicio de tóxico los mismos deben ser verificados y confirmados por otras técnicas, ya sea cromatografía en placas específicas, cromatografía en fase gaseosa, líquida, IR, etc (3).

OTRO MÉTODO DE EXTRACCIÓN El procedimiento explicado anteriormente puede simplificarse utilizando columnas cromatográficos de diversos tipos, entre ellas las de tierra silíceas (Extrelut de Merck). El fundamento de la extracción es similar, partición líquidolíquido. Aventaja a la técnica anterior en cuanto a economía de materiales, tiempo, evitando la formación de emulsiones y ofreciendo extractos de mayor pureza (1). a) Extracción en medio ácido: En una columna de Extrelut se agregan 20 ml de orina o líquido de lavado gástrico cuyo pH ha sido fijado entre 3 y 4 con ácido sulfúrico al 10 % V/V y se deja penetrar en la misma. Se eluye con 40 ml de Éter Etílico, cloroformo o diclorometano. El eluído se concentra o se extrae con una solución reguladora de pH 9,5. Debe evitarse cuidadosamente llevar la muestra a pH inferior a 1, lo que ocasionaría pérdidas de rendimiento por absorción.

b) Extracción en medio débilmente alcalino: Se pasa por la columna 20 ml de orina sin filtrar cuyo pH haya sido fijado previamente entre 8,5 y 9,5 con solución reguladora de ClNH4-NH3. Después de la penetración de la muestra se elude con 40 ml de la solución eluyente, diclorometanoisopropano (85-15), cloroformo o acetato de etilo, se concentra o extrae en medio alcalino.

MUESTRAS SÓLIDAS: Papilla de vísceras, fracciones de cerebro, hígado, riñón, estómago y su contenido, intestino y su contenido. La conservación del material visceral debe hacerse exclusivamente mediante refrigeración, preferentemente a -20º C en recipientes con cierre hermético sin agregados de ninguna naturaleza (3).

Extracción: son varios los métodos que pueden adoptarse a) Método de Stass Otto, de precipitación alcohólica de las proteínas, es de aplicación sencilla, pero sumamente lento y ofrece extractos impuros. b) Sulfato de amonio, resulta poco eficiente para extraer drogas neutras y ácidas. c) Digestión ácida, libera drogas unidas a proteínas y las conjugadas, pero es reducida la recuperación de drogas termolábiles o ácido-lábiles, por ej.

Dextroproporxifeno, nitrazepan, clordiacepóxido, diazepan. d) Extracción directa, método simple y rápido pero que no ofrece adecuada recuperación de drogas fuertemente unidas a proteínas. e) Precipitación wolfrámica (curry), no ofrece recuperaciones óptimas de las drogas a extraer, pero tiene extractos medianamente puros. f) Digestión enzimática de las proteínas con subtilisina, permite una recuperación muy superior de fármacos.

ANÁLISIS DE RASTREO DE TÓXICOS ORGÁNICOS FIJOS POR TLC

Las cromatografías de rastreo utilizan fases móviles diferentes según el grupo de tóxicos investigadas. Para el extracto “Éter de Petróleo, o Éter neutro” puede utilizarse un solvente constituido por Hexano, Ciclohexano, Cl3CH, Acetona.

Para el extracto “Éter Ácido” puede utilizarse un solvente constituido por Cl3CH, acetona. Para el extracto “Éter alcalino” pueden utilizarse o Butanol – AcH o Metanol – NH3 (2).

Los cromatogramas deben efectuarse simultáneamente con testigos de los distintos grupos de drogas mencionadas en cada caso que sirvan de orientación para su individualización posterior. Debido a que se desconoce la concentración de los eventuales tóxicos presentes es recomendable sembrar al menos tres puntos de la muestra, utilizando distintas cantidades de la misma para asegurarnos entrar en el rango adecuado. Por ej. II gotas, XV gotas y L gotas.

Una vez efectuados los corrimientos, se marca el frente del solvente, se deja secar adecuadamente la placa y se efectúan los revelados correspondientes de manera de lograr una reacción cromógena con los tóxicos que permitan su ubicación en la placa para poder calcular su Rf y también que el color desarrollado sirva de orientación para la individualización de las sustancias o al menos de qué grupo de los mencionados pueda corresponder(2).

Se debe tener en cuenta que dado el carácter secuencial de la técnica las distintas aspersiones que realizarán deben efectuarse con mucho cuidado y permitiendo el secado entre uno y otro para evitar lo que denominamos “el derrumbe de la placa” con la consiguiente inutilización de la misma.

Para los tóxicos del grupo “éter de Petróleo”, una vez realizado el corrimiento cromatográficos se procede a marcar el frente de solvente y a continuación se realiza el revelado por aspersión secuencial (3): Con Solución alcohólica de Difenilamina, con posterior exposición a la luz UV, de ese modo se ponen en evidencia los pesticidas Organoclorados por la aparición de unas manchas de color azul violáceo. A continuación se deja secar la placa.

Se realiza una nueva aspersión, esta vez con solución de Cloruro de Paladio en ácido clorhídrico al 10 %, de este modo se revelan los

pesticidas organofosforados que aparecen como manchas amarillo castañas.

Para los tóxicos del grupo “éter ácido”, una vez efectuado el corrimiento cromatográficos y marcado el frente del solvente, se efectúa el revelado secuencial como sigue(3): a) Sol. De Acetato de Cobalto al 0.5 % en metanol, para poner evidencia los barbitúricos los que aparecerán como manchas de color lila. b) Sol. De Hidróxido de Litio al 0.5 % en metanol. c) Sol .saturada de Nitrato Mercúrico, que colorea los barbitúricos de color gris, quedando las glutetimidas e hidantoinas, como manchas blancas sobre un fondo oscuro. d) Finalmente una aspersión con solución acuosa de cloruro férrico al 1 % sirve para evidenciar los analgésicos como manchas de color anaranjado-rojizo (Ácido acetil-salicílico) Finalmente para los tóxicos del grupo denominado “éter alcalino”, luego de efectuar el corrimiento cromatográfico se efectúa la siguiente secuencia de aspersiones (3): a) 2-4 dinitrofluorbenceno al 0.5 % en etanol, con este se evidencian las anfetaminas que se colorean de amarillo, sobre un fondo del mismo color. b) Sol. Concentrada de ácido fosfórico, de esta manera se decolora la placa que vuelve a su original color blanco, quedando las manchas amarillas de las anfetaminas si es que están presentes. c) Con solución de ácido clorhídrico al 10 %. Luego se expone la placa al UV y de haber benzodiacepinas presentes aparecerán con una fluorescencia azulada. d) Rvo. De Marquis, que consiste en una solución de formol en ácido sulfúrico concentrado, con el cual los alcaloides morfiólicos adquieren una clásica coloración violeta.

e) Rvo.naftoquinonsulfonato de sodio (NQS), con el cual los anestésicos sintéticos (novocaína, xilocaína, benzocaína, etc.) desarrollan una coloración anaranjada rojiza. f) Rvo. De Draggendorf o Rvo. Iodoplatínico, con el cual todos los alcaloides y/o sustancias psicotrópicas dan manchas de color rojo o violáceo respectivamente.

Debe tenerse en cuenta que esta técnica debe utilizarse solamente a título de rastreo inespecífico, las sustancias que se detecten deben posteriormente ser correctamente identificadas mediante corrimientos cromatográficos específicos, es decir con solventes y testigos adecuados para la resolución e identificación de una determinada sustancia en un grupo de drogas.

De todos modos actualmente la identificación se efectúa mediante alguna técnica instrumental que permita obtener el espectro de la sustancia investigada, siendo las más comunes Espectrofotometría UV, IR, Espectrografía de Masa o Resonancia nuclear magnética(2).

METODO DE ANALISIS PARA PLAGUICIDAS Plaguicidas Organoclorados, organofosforados y PCB's.

Los Organoclorados son, en esencia, hidrocarburos con alto contenido de átomos de cloro y fueron los insecticidas más criticados por los grupos ecologistas. El DDT fue casi un símbolo de veneno químico, debido a su difícil degradación y su gran acumulación en el tejido animal, característica ésta que comparte con los demás integrantes del grupo. Para el muestreo se utiliza botellas de vidrio con boca ancha con tapa de teflón o forrada con papel aluminio, la muestra se llena hasta el 75% de su capacidad. El volumen de muestra es de 1 litro (4).

El pretratamiento de la muestra se puede realizar de la siguiente manera: Extraer los compuestos con solventes orgánicos Extraer los compuestos utilizando adsorbentes (extracción por fase sólida) Dializar los compuestos de la muestra

Al momento de realizar el pretratamiento se combinan estos métodos. Los métodos de extracción con solventes y extracción por fase sólida se desarrollaron y aplicaron con buenos resultados en el análisis de los compuestos pertenecientes a este grupo y se aplican igualmente a los compuestos de los otros grupos (5).

EXTRACCION CON SOLVENTES Y EXTRACCION POR FASE SOLIDA Extracción con solventes En la extracción con solventes, la muestra líquida se extrae con un solvente adecuado en el cual puedan disolverse los compuestos objetivos. La fase orgánica se pasa por columna de N~SO 4 para secar o eliminar el agua, de manera que no interfiera en el análisis por Cromatografía de Gases, p.e. en el caso de utilizar detector de captura de electrones (ECD) (4).

El extracto se concentra y se inyecta al cromatógrafo de gases; si el cromatograma presentara muchas impurezas, se debe hacer una limpieza mediante cromatografía de columna, utilizando adsorbentes como sílica gel o florisil y sistemas de eluyentes adecuados. Los extractos que se obtienen se vuelven a concentrar para su análisis por Cromatografía de Gases; si el solvente final no es adecuado, para el detector que se utiliza se evapora hasta sequedad y se añade otro solvente (5).

Este método se aplica mayormente al análisis de plaguicidas Organoclorados, herbicidas fenoxiácidos y para la extracción de trihalometanos, utilizando diclorometano/hexano o éter etílico: hexano, diclorometano y n-pentano respectivamente, como solventes de extracción.

El fundamento se basa en la solubilidad de los compuestos objetivos en el solvente de extracción. Se puede escoger toda una variedad de sistemas de extracción basándose en la polaridad de los solventes y su solubilidad en agua.

Es de similar ayuda el conocimiento de los valores de coeficiente de partición octanol/agua (log Koct) de los compuestos a analizar, para optar por el solvente que reporte la mayor extracción de los compuestos objetivos. Ellog Koct es un

dato importante para predecir el destino de sustancias tóxicas en diferentes muestras ambientales (4).

Extracción por fase sólida En el método de extracción por fase sólida, los compuestos objetivos se extraen por medio de un adsorbente o resina los que se acondicionan en columnas de vidrio o en cartuchos de plástico. La elección del tipo de adsorbente depende del tipo de compuestos que se quiere extraer. Se utiliza un solvente de lavado para eluir los compuestos interferentes, pero no los compuestos de interés, éstos se eluyen en el paso siguiente añadiendo un volumen del solvente de elución (5).

El extracto eluído se pasa por columna de N~S04 anhidro para secarlo y se analiza por Cromatografía de Gases o por HPLC, según cl tipo de compuesto.

CONCLUSION: Mediante la lectura de los artículos científicos, llegue a la conclusión de que los tóxicos orgánicos fijos son

compuestos que no pueden ser aislados por

destilación, en esta categoría se encuentran los fármacos, las drogas de abuso, los plaguicidas y los de origen vegetal como, los alcaloides. Por ello he podido Determinar los diferentes ensayos que se realizan en el análisis de tóxicos orgánicos fijos, siendo uno de los utilizados el de inmunoensayo, para el análisis de drogas, en toxicología, dando una coloración, en la zona de la banda y el TLC que se usa para su rastreo, utilizando un solvente orgánico. Para muestras solidas se usa el Método de Stass Otto, de precipitación alcohólica de las proteínas, es de aplicación sencilla, pero sumamente lento y ofrece extractos impuros. También debo recalcar que aprendí a reconocer las diferentes clasificaciones tóxicas orgánicas fijas en el ser humano y así poder saber a qué tipo pertenece.

BIBLIOGRAFIA: 1.

Avalos E. Toxicolog í a anal í tica y su importancia en las intoxicaciones.

Med Leg [Internet].

2001;1–83.

Available from: http://www.bvsde.paho.org/bvstox/e/cursos/peru_julio07/dia05/01_Avalos. pdf

2.

FGE. NTEGRAL DE INVESTIGACIÓN EN MEDICINA LEGAL Y CIENCIAS FORENSES. Toxicol FORENSE [Internet]. 2014;1–122.

Available from: http://www.fiscalia.gob.ec/files/archivos AC/COIP 073

FGE/Area Forenses/4__Manual_de_Qumica_y_Toxicologa_Forense.pdf

Ciencias

3.

Parodi D. Curso de Química Forense. Módulo III. Lic. Daniela C. Parodi Introducción a la Toxicología Forense 2014. Quim forense [Internet].

2014;3:1–51.

Available from: http://av.cicrim.com/courses/QUIMICA/document/Curso_Quimica_Forens e-_Modulo_III.pdf

4.

Cook TR, Zheng YR, Stang PJ, Moulton B, Zaworotko MJ, Cemento QDEL. Revista de Química. Vol. IX. Chem Rev [Internet]. 2013;113(6):1629–58.

Available from: http://www.revistas.pucp.edu.pe/index.php/quimica/article/view/4594/4597

5.

Ramírez J a, Lacasaña M. Plaguicidas: Clasificación, Uso, Toxicología Y Medición De La Exposición. Arch Prev Riesgos Labor [Internet].

2001;4(2):67–75.

Available from: http://www.scsmt.cat/Upload/TextComplet/2/1/216.pdf