Utilização de metodologias analíticas baseadas em espectroscopia no infravermelho e quimiometria para diferenciação de espécies e detecção de terbufós em dípteros de importância forense

dc.contributorLima, Kassio Michell Gomes de
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/8741919448520888
dc.contributorhttps://orcid.org/0000-0002-3827-3800
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/6928918856031880
dc.contributorLima, Leomir Aires Silva de
dc.contributorSilva, Edvan Cirino da
dc.contributorMenezes, Fabricio Gava
dc.contributorhttps://orcid.org/0000-0003-2153-1647
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/2848745987784319
dc.contributorVasconcelos Filho, Simão Dias de
dc.contributorBicudo, Tatiana de Campos
dc.creatorSilva, Hellyda Katharine Tomaz de Andrade
dc.date2023-08-18T21:10:28Z
dc.date2023-08-18T21:10:28Z
dc.date2023-02-27
dc.date.accessioned2023-09-04T12:39:28Z
dc.date.available2023-09-04T12:39:28Z
dc.identifierSILVA, Hellyda Katharine Tomaz de Andrade. Utilização de metodologias analíticas baseadas em espectroscopia no infravermelho e quimiometria para diferenciação de espécies e detecção de terbufós em dípteros de importância forense. Orientador: Kássio Michell Gomes de Lima. 2023. 144f. Tese (Doutorado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.
dc.identifierhttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/54546
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/8601585
dc.descriptionThis thesis presents the development of alternative analytical methodologies based on near infrared spectroscopy (NIRS, from near infrared spectroscopy) and medium infrared spectroscopy (ATR-FTIR, from attenuated total reflectance with Fourier transform infrared) combined with unsupervised chemometric techniques: principal component analysis (PCA) and hierarchical cluster analysis (HCA); variable selection and multivariate classification: principal component analysis with quadratic discriminant analysis (PCA-QDA), successive projections algorithm with quadratic discriminant analysis (SPA-QDA) and genetic algorithm with quadratic discriminant analysis (GA-QDA) applied to forensic entomology. In the first study, NIRS was used for spectral acquisition of nine species of flies with forensic potential (Diptera: Calliphoridae and Sarcophagidae) in two regions of the insect (dorsal and ventral) with the subsequent construction of PCA and HCA models aiming to evaluate the potential methodology in the separation/grouping of specimens into taxonomic categories. The best model was achieved from the average dorsal and ventral spectra, observing the discrimination of the species Chrysomya albiceps (Wiedemann, 1819), Lucilia eximia (Wiedemann, 1819) and Ravinia belforti (Prado & Fonseca, 1932), the resulting loadings scored absorptions associated with O-H, C-O, C-H and N-H stretches, the latter may be associated with chitin (poly-N-acetyl glucosamine), the olefinic C-H and fundamental stretches for an unsaturated carbon associated with lipid compounds. In the dendrogram, a distinction was observed between specimens by family (Calliphoridae and Sarcophagidae) and genera (Chrysomya (Robineau-Desvoidy, 1830), Lucilia (Robineau-Desvoidy, 1830), Oxysarcodexia Townsend, 1917, Peckia (Wiedemann, 1830) and Ravinia (Robineau-Desvoidy, 1863)), whereas the species Oxysarcodexia and Peckia did not present such established groups, but with considerable overlap. In the second study, the ATR-FTIR was applied together with the PCA-QDA, SPA-QDA and GA-QDA in the classification of scavenger larvae (Diptera: Sarcophagidae) in groups: control and intoxicated after feeding on carcasses of rats exposed to the pesticide terbufos. The results showed that the proposed methodology has the potential to classify samples with sensitivity and specificity values greater than 90%. Among the three models, GA-QDA was the best to detect changes in the biochemical composition of larvae exposed to terbufos, successfully classifying intoxication based on five variables and reaching 98.9% sensitivity and specificity. Therefore, the reported results suggest the potential of NIRS and ATR-FTIR spectroscopies combined with multivariate analysis as alternative tools to identify taxonomic properties of flies, such as family and genera, providing rapid evidence for species identity and in the detection of terbufos poisoning in scavenger fly larvae from carcasses of intoxicated rats, respectively.
dc.descriptionCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
dc.descriptionA referida tese apresenta o desenvolvimento de metodologias analíticas alternativas baseadas nas espectroscopias no infravermelho próximo (NIRS, do inglês near infrared spectroscopy) e médio (ATR-FTIR, do inglês attenuated total reflectance with Fourier transform infrared) combinadas à técnicas quimiométricas não supervisionadas: análise por componentes principais (PCA, do inglês principal component analysis) e análise de agrupamentos hierárquicos (HCA, do inglês hierarchical cluster analysis); seleção de variáveis e classificação multivariada: análise por componentes principais com análise discriminante quadrática (PCA-QDA, do inglês principal component analysis with quadratic discriminant analysis), algoritmo das projeções sucessivas (SPA-QDA, do inglês successive projections algorithm with quadratic discriminant analysis) e algoritmo genético com análise discriminante quadrática (GA-QDA, do inglês genetic algorithm with quadratic discriminant analysis) aplicadas à entomologia forense. No primeiro estudo, a NIRS foi ultilizada para aquisição espectral de nove espécies de moscas com o potencial forense (Diptera: Calliphoridae e Sarcophagidae) em duas regiões do inseto (dorsal e ventral) com a subsequente construção dos modelos PCA e HCA visando avaliar o potencial da metodologia na separação/agrupamento dos espécimes em categorias taxonômicas. O melhor modelo foi alcançado a partir dos espectros médios dorsal e ventral sendo observada a discriminação das espécies Chrysomya albiceps (Wiedemann, 1819), Lucilia eximia (Wiedemann, 1819) e Ravinia belforti (Prado & Fonseca, 1932), os loadings resultantes pontuaram absorções associadas à estiramentos O-H, C-O, C-H e N-H, esta última podendo estar associada à quitina (poli-N-acetil-glucosamina), os estiramentos C-H olefínico e fundamental para um carbono insaturado associados a compostos lipídicos. No dendrograma foi observado uma distinção entre os espécimes por família (Calliphoridae e Sarcophagidae) e gêneros (Chrysomya (Robineau-Desvoidy, 1830), Lucilia (Robineau-Desvoidy, 1830), Oxysarcodexia Townsend, 1917, Peckia (Wiedemann, 1830) e Ravinia (Robineau-Desvoidy, 1863)), já as espécies Oxysarcodexia e Peckia não apresentaram grupos tão estabelecidos, mas com considerada sobreposição. No segundo estudo, a ATR-FTIR foi aplicada juntamente à PCA-QDA, SPA-QDA e GA-QDA na classificação de larvas necrófagas (Diptera: Sarcophagidae) em grupos: controle e intoxicadas após se alimentaram de carcaças de ratos expostos ao pesticida terbufós. Os resultados mostraram que a metodologia proposta tem potencial para classificar as amostras com valores de sensibilidade e especificidade superiores a 90%. Dentre os três modelos, o GA-QDA foi o melhor para detectar alterações na composição bioquímica das larvas expostas ao terbufós, classificando com sucesso a intoxicação com base em cinco variáveis e alcançando valores de 98,9% de sensibilidade e especificidade. Portanto, os resultados reportados sugerem o potencial das espectroscopias NIRS e ATR-FTIR combinadas à análise multivariada como ferramentas alternativas para identificar propriedades taxonômicas de moscas, como família e gêneros, fornecendo evidências rápidas para a identidade das espécies e na detecção de intoxicação por terbufós em larvas de moscas necrófagas provenientes de carcaças de ratos intoxicados, respectivamente.
dc.formatapplication/pdf
dc.languagept_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Norte
dc.publisherBrasil
dc.publisherUFRN
dc.publisherPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectQuímica
dc.subjectCategorias taxonômicas
dc.subjectSarcophagidae
dc.subjectEntomotoxicologia
dc.subjectTerbufós
dc.subjectEspectroscopia no infravermelho
dc.subjectAnálise multivariada
dc.subjectCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
dc.titleUtilização de metodologias analíticas baseadas em espectroscopia no infravermelho e quimiometria para diferenciação de espécies e detecção de terbufós em dípteros de importância forense
dc.typedoctoralThesis


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