SHERLOCK HOLMES, GRISSHOM Y…LAS CICLODEXTRINAS

Primero fue Gil Grisshom en Las Vegas, luego Horatio Caine en Miami y, por último, Marc Taylor en New York. En la última década los principales protagonistas de la serie televisiva “Crime Scene Investigation(C.S.I.) han utilizado las más modernas técnicas para resolver todo tipo de asesinatos.

Sin lugar a dudas, una de las más empleadas, y que hemos podido ver en prácticamente todos los capítulos, ha sido la reacción del luminol para detectar restos de sangre en la escena de distintos crímenes. Sin embargo, esta técnica presenta un serio inconveniente que acaba de ser subsanado por un grupo de científicos españoles.

Pero retrocedamos en el tiempo ya que no fueron los C.S.I. los primeros en utilizar el luminol en sus investigaciones. Hace ya muchos años, Sir Arthur Ignatius Conan Doyle nos dio una primera pista, y no fue ni más ni menos que cuando el entonces casi desconocido Sherlock Holmes conoció a su querido Doctor Watson. Aquel día de 1881 el mítico detective buscaba un químico que le ayudara a resolver uno de sus innumerables casos. Sherlock Holmes necesitaba detectar la presencia de la sangre en la escena de un crimen pero no sabía como.

En el primer capítulo de la serie novelesca, cuando el Doctor Watson es llevado a conocer al detective como posible compañero de piso, lo encuentra gritando “¡Lo he encontrado! ¡Lo he encontrado!”, refiriéndose al descubrimiento de una sustancia química que reacciona solamente en contacto con la hemoglobina y con ninguna otra sustancia.

¿Pero que es lo que había encontrado? ¿Cómo había dado con esa sustancia? ¿Qué reacción es la que desencadenaba?

Hoy en día la investigación criminal emplea para detectar la presencia de sangre en escenarios de crímenes lo que se conoce como reacción del luminol, un derivado del ácido ftálico de color verdoso y poco soluble.

El luminol se oxida en presencia de peróxido de hidrógeno en un medio alcalino, pudiendo actuar como catalizador de la reacción el grupo hemo presente en la hemoglobina de la sangre y dando lugar a luz de color azul. En otras palabras, una mezcla de luminol + agente oxidante + agente alcalino, cuando entra en contacto con sangre, emite luz. Así, pulverizando una solución de luminol en un área sospechosa se produce quimioluminiscencia (fenómeno por el que se produce luz a lo largo de una reacción química) en los lugares en que ha habido sangre, incluso si esta ha sido lavada y no es perceptible a simple vista.

Sin embargo, y como hemos comentado anteriormente, esta reacción tiene una gran desventaja. Aunque la reacción del luminol es capaz de detectar cerca de 1 µL de sangre en 1 L de disolución, en determinados casos la sensibilidad del método disminuye lo que implica que cantidades extremadamente bajas de sangre sean, a veces, imperceptibles.

Para resolver este inconveniente recientemente un grupo de investigación español ha demostrado en la prestigiosa revista científica “Journal of Physical B” como la encapsulación del luminol dentro de un determinado tipo de moléculas no solamente incrementa la estabilidad del luminol, sino que aumenta significativamente la sensibilidad de la técnica (hasta tres veces), permitiendo la detección de niveles aun mas bajos de sangre. Estas moléculas, que forman parte del avatar de este blog, son las denominadas ciclodextrinas, oligosacáridos cíclicos que contienen de 6 a 12 unidades de glucosa. Estructuralmente, las ciclodextrinas tienen forma de anillo tronco cónico con una superficie externa hidrofílica y una cavidad interior de carácter hidrofóbico.

La propiedad más importante de las ciclodextrinas es su capacidad para incluir una amplia variedad de moléculas, como es el caso del luminol, dentro de su cavidad hidrofóbica, lo que puede alterar algunas de las propiedades de la molécula encapsulada entre las que se encuentra su solubilidad, absorción, biodisponibilidad, estabilidad, reactividad química, y, en el caso que nos preocupa, su luminiscencia. Así, la encapsulación de diversas sustancias luminiscentes, como es el caso del luminol, provoca un incremento en su luminiscencia debido a que esta propiedad se ve favorecida por la pérdida de movilidad del luminol al estar encapsulado en el interior de las ciclodextrinas.

¿Y todo esto en qué se traduce? Pues es bien sencillo, si pulverizamos el escenario de un crimen con una disolución tradicional de luminol en presencia de ciclodextrinas podremos observar concentraciones de sangre tres veces menores que si empleamos el método clásico utilizado en criminología.

Dentro de pocos capítulos podremos observar como a las habituales técnicas de cromatografía gaseosa, espectroscopía, electroforesis, cromatografía líquida o fluorimetría, los C.S.I. Gil Grisshom, Horatio Caine y Marc Taylor tendrán que sumar una nueva técnica científica…la encapsulación molecular.

Si el Doctor Watson levantara la cabeza…

Con esta entrada participo en el Carnaval de la Química, que durante este mes celebra su segunda edición en el blog El busto de Palas.

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28 respuestas a SHERLOCK HOLMES, GRISSHOM Y…LAS CICLODEXTRINAS

  1. Dani dijo:

    Fabulosa inauguración de este blog como participación en el Carnaval de la Química.
    Un gran artículo, Jose.

    Y bienvenido a la blogosfera.

    Un abrazo

  2. Pingback: Sherlock Holmes, Grisshom y ... la ciclodextrinas

  3. Cendrero dijo:

    Genial entrada. Había oído hablar alguna vez sobre este método de investigación, pero nunca había comprendido cómo funciona en profundidad (y, por supuesto, no tenía ni idea de la interesante investigación española).

    Muchas gracias por participar en el carnaval de química 😉

    • Muchas gracias. Uno de mis objetivos a la hora de publicar este blog es dar a conocer el trabajo de los científicos españoles a toda la sociedad. En próximas entradas os contaré más sobre el tema. Enhorabuena por la II Edición del Carnaval de la Química. Me ha encantado participar.
      Un saludo
      Jose

  4. César dijo:

    Estupendo artículo, Jose.

    Creo que merece la pena considerar algunas cosillas, para hacer excelente lo muy bueno:

    1) Quizás sería conveniente para no inducir a error decir que la fórmula que aparece sobre fondo blanco corresponde al ácido orto-ftálico y no al luminol. La fórmula del luminol es la primera sobre fondo negro.

    2) No puedo estar de acuerdo con la redacción de esta frase si se refiere al luminol, como parece desprenderse del texto: “refiriéndose al descubrimiento de una sustancia química que reacciona solamente en contacto con la hemoglobina y con ninguna otra sustancia”. El efecto catalizador lo produce el hierro de la hemoglobina. Este efecto también lo puede producir el cobre, aleaciones que contengan cobre y ciertas, ¡pásmense señores!, lejías (efectivamente, una habitación limpiada a conciencia con una de estas lejías brillaría toda entera en azul si se la rocía con luminol). Es por esta falta de especificidad completa que el uso del luminol es indiciario y no probatorio en “criminalística” (que no “criminología”).

    Un cordial saludo.

    • César dijo:

      Se me olvidaba: Gil GRISSOM.

      • Lucas dijo:

        Muito interessante a aplicação destes oligossacarídeos na área forense para melhor detecção de sangue em cenas de crimes.
        Tais efeitos devem estar relacionados ao fato das ciclodextrinas poderem formar complexos de inclusão com uma serie de substâncias. Algum produto ou subproduto das reações entre o luminol e o sangue podem estar sendo inclusos na cavidade da ciclodextrina. Sendo assim existem uma série de estudos que relatam um aumento do índice de absorbância e fluorescência para estruturas que se encontra nas cavidades das ciclodextrinas.

        Muito bacana tal aplicação.

      • Muchas gracias Lucas. Llevo más de 10 años trabajando en ciclodextrinas. Si necesitas información no dudes en solicitármela.
        Un saludo
        Jose

    • Hola César,

      Muchas gracias por tus comentarios y enhorabuena por tu interesante blog.

      Respecto a la primera de tus puntualizaciones se puede observar como la estructura del ácido ftálico se encuentra situada justo a la derecha del texto que hace referencia al mismo, por lo que la posición que ocupa la imagen deja claro que la estructura pertenece al ácido ftálico, sustancia incolora, soluble en agua y en alcohol, y que tiene un sistema fenílico con dos grupos carboxi en posición orto.

      Por otra parte, y respecto a la siguiente de tus observaciones, es obvio que la reacción de oxidación del luminol no solamente se produce en presencia del grupo hemo perteneciente a la hemoglobina sino que hay otros compuestos, entre ellos los que has comentado (aunque hay más) que son capaces de participar en la reacción. Sin embargo dos puntualizaciones me gustaría realizar.

      La primera de ellas es que en el texto lo que se intenta reflejar es que el responsable de la oxidación del luminol dentro de la estructura de la sangre de la hemoglobina es el grupo hemo presente en la misma.

      La segunda, y más transcendente, se refiere a los distintos agentes que nombras y que pueden dar lugar a la reacción de oxidación del luminol. No debemos confundir términos. Como se puede observar en el esquema de la imagen, para que se produzca la reacción de oxidación del luminol solamente es necesaria la presencia de un agente oxidante y un pH alcalino. En esas condiciones el luminol se oxida y la reacción quimioluminiscente se produce dando lugar a luz.

      Sin embargo, en esta reacción pueden participar distintos catalizadores que solamente aceleran la reacción disminuyendo la energía de activación. Dentro de estos catalizadores se encuentran el grupo hemo de la hemoglobina u otros elementos. Pero no nos equivoquemos. Una cosa es el agente oxidante (sin el cual no se produciría la reacción) y otra cosa el agente catalizador (sin el cual la reacción sí se produciría pero de forma más lenta). La lejía, al igual que el peróxido de hidrógeno u otros agente pro-oxidantes son indispensables para que se produzca la reacción pero, sin la presencia de catalizadores como el grupo hemo, hexacianoferratos, otros cationes, etc. la reacción sería muy lenta.

      ah!! y gracias por la puntualización del apellido de Gil.

      Por último volver a darte las gracias y espero que sigamos en contacto en la blogosfera.

      Un abrazo

      Jose

      • César dijo:

        Me he expresado fatal (esto me pasa por escribir a la carrera mientras como). Veamos si lo arreglo:

        1) Con el sistema luminol/peróxido de hidrógeno pueden interferir otros catalizadores distintos al hierro del grupo hemo, como el cobre, etc.

        2) Hay lejías (incluyendo “la” lejía, NaOCl) que pueden producir la quimioluminiscencia del luminol sin necesidad de catalizador, además de obtener una luz más brillante. Hay toda una literatura sobre métodos para evitar confundir una luminiscencia (lejía) y otra (peróxido). Los criminalistas expertos pueden saber si la luminiscencia que ven se debe a restos de lejía o a sangre por la velocidad de aparición y su intensidad (más rápida y brillante la primera).

        Por si alguien quiere hacer el experimento: http://galileo.phys.virginia.edu/Education/outreach/8thgradesol/ChemiluminescenceST.htm

        Respecto al ftálico, no tengo yo tanta fe en la humanidad.

        Nos leemos.

      • Tu lo has dicho…”además de obtener una luz más brillante”…por esa razón un criminalista experto no confunde la quimioluminiscencia producida por la oxidación del luminol en presencia de lejía con aquella producida por otro tipo de agente oxidante.

        De todas formas, no hay que olvidar que las ciclodextrinas, además de aumentar la sensibilidad del método, producen significantes variaciones en la velocidad de aparición, la intensidad y la duración del fenómeno quimioluminiscente.
        Un abrazo

  5. JM Mulet dijo:

    Bienvenido a la blogosfera

  6. Dani dijo:

    Jose, me dice textualmente el amigo Mauricio Schwarz (http://charlatanes.blogspot.com/) vía lista de correo de Amazings, que “Grissom” no se escribe con “h”. De hecho es un guiño a Gus Grissom, la primera persona que fue dos veces al espacio.

    Y dice que le ha gustado tu artículo. 🙂

  7. JM Mulet dijo:

    De hecho el nombre del personaje que interpreta William Petersen (Gil Grissom), viene de que el nombre real de Gus Brissom era Virgil.

    • Resumamos: William Petersem es el nombre del actor que encarna en “C.S.I. Las Vegas” al personaje central Gil Grissom, nombre ficticio que en realidad es un guiño a Gus Grissom, la primera persona que fue dos veces al espacio cuyo nombre real era Virgil Grissom
      …de Horatio Caine prefiero no hablar no sea que terminemos hablando de “El motín del Caine” dirigida por Edward Dmytryk y protagonizada por Humphrey Bogart, José Ferrer, Van Johnson, Fred MacMurray, Robert Francis, May Wynn, …

      • Dani dijo:

        Como toque musical añadido, comentar que la sintonía de los CSI Las Vegas, Miami y NY utilizan como tema principal canciones de The Who. 😉

  8. Antonio Mompeán dijo:

    Gracias Jose, por este primer artículo de “inauguración”, me ha gustado mucho. Me ha parecido genial la idea de “fusionar” la “parte docente” con la televisiva y literaria. Para alguién como yo, totalmente profano en temas relacionados con la Química, me ha parecido muy interesante, ya que, sin embargo, los temas relacionados con la criminología o la criminalística siempre me han interesado. Aunque he de decir que la serie C.S.I., en cualquiera de sus “versiones”, no me gusta nada.
    Felicidades.

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