| Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá |
| INTERDISCIPLINARY APPROACHES TO RESEARCH HUMANS AND VIRUS FROM A CHEMICAL FORENSIC VIEW | | Autor/a | Issmer al-Ghisheem, Ali Haneen | | Departamento | Instituto Universitario de Investigación en Ciencias Policiales | | Director/a | García Ruiz, Carmen | | Codirector/a | Ortega Ojeda, Fernando Ernesto | | Fecha de defensa | 26-07-2024 | | Calificación | Sobresaliente cum laude | | Programa | Ciencias Forenses (RD 99/2011) | | Mención internacional | No | | Resumen | RESUMEN
La Fortaleza de las Ciencias Forenses actuales radica en la aplicación de métodos científicos y el cambio hacia una visión más prospectiva del proceso forense. Este enfoque se centra en obtener información relacionada con la identidad (identificación y cuantificación de las señales medidas), así como con la actividad, esto es, en comprender la transferencia y persistencia de la evidencia, los efectos de la exposición al tiempo o la luz, o, en otras palabras, el efecto del contexto de la escena de un delito. Lograr esto requiere una perspectiva integral y la colaboración entre diversas disciplinas.
En este sentido, esta tesis representa una base de conocimiento interdisciplinario y presenta el tipo de coordinación y colaboración científica que no solo busca nuevos desarrollos, sino también mejorar la validez y fiabilidad de los resultados científicos en los casos delictivos. Este nuevo enfoque es necesario para acumular la información obtenida en los laboratorios forenses, por ejemplo, en bases de datos, con el fin de obtener información complementaria que no dependa de la experiencia del experto.
En esta tesis, se realizó una investigación interdisciplinaria en biofísica, bioquímica y análisis de datos, aplicándola a diferentes problemas desde una perspectiva prospectiva de la Química Forense. De hecho, la visión prospectiva de la Química Forense va más allá de proporcionar datos químico-analíticos sobre la fuente (como la identidad, cantidad y comparabilidad de sustancias) para también abarcar conocimientos sobre la actividad (el propósito de su presencia, esto es, la transferencia, persistencia y efectos del contexto) en la muestra examinada.
Esta tesis tiene como objetivo centrase en el registro de señales bioquímicas en humanos y virus afectados por el contexto (factores externos), utilizando diferentes técnicas analíticas no destructivas en este proceso, y analizando los datos observados mediante herramientas modernas de análisis de datos que proporcionen una visión clara para interpretar de forma fiable los resultados.
La tesis se ha llevado a cabo como un compendio de artículos (cuatro artículos científicos que están en proceso de ser publicados en revistas internacionales de alto impacto) estructurada en tres capítulos. La tesis incluye una sección de introducción clave que permite conectar los distintos temas estudiados in el ámbito prospectivo de la Química Forense. Dada la naturaleza interdisciplinaria de esta tesis, los conceptos principales se introducen y definen brevemente al inicio de la misma para facilitar una mayor comprensión del contenido de cada capítulo.
El Capítulo I se centra en adquirir conocimiento sobre los humanos desde un punto de vista forense, incluyendo las perspectivas sobre las emociones como un preámbulo para comprender su necesidad en el campo forense. El objetivo principal es encontrar información sobre la definición de emoción, su origen, las diferentes clasificaciones de emociones y las técnicas actuales utilizadas para medirlas, con el fin de abrir las fronteras de las mediciones emocionales para fines de ciencias forenses.
Además, este capítulo proporciona una revisión completa de las mediciones fisiológicas como respuestas a los estados emocionales con el objetivo de evaluar su aplicabilidad en la ciencia forense. Aquí, los tipos de medición fisiológica de emociones se clasifican fisiológicamente según el órgano o parte del cuerpo humano responsable de ellas, y luego se discuten por separado. Varios estudios han reportado los efectos de las emociones en las respuestas fisiológicas humanas y las diferencias entre unas y otras.
También se describe la evidencia de que no existe un único método estándar de oro para su medición, y todos los métodos tienen ciertas limitaciones. El principal problema es que nunca se ha realizado una medición integral de las emociones. Sin embargo, ha habido grandes avances respecto a la medición de componentes individuales como la evaluación, los mecanismos cerebrales, los patrones de respuesta fisiológica y el comportamiento expresivo. Es necesario combinar, al menos, algunas de estas mediciones, para tener la confianza suficiente de que las personas expresan las emociones que realmente sienten y poder estudiarlas con toda la exactitud y precisión que la ciencia puede proporcionar.
Luego, el Capítulo II emplea la emisión espontánea de fotones (UPE, por sus siglas en inglés) como un enfoque pionero para registrar los efectos de la luz en los humanos. En este caso, se estudió la variación de UPE en seres humanos después de una exposición a diferentes luces, utilizando luces roja y verde (producidas artificialmente por una lámpara LED RGB) y luz solar (luz natural recibida del sol). Por lo tanto, el objetivo de este capítulo fue evaluar los cambios en la UPE cuando una persona se expone a estas luces de colores y las similitudes y diferencias entre las luces artificiales y naturales, para saber si hubo variaciones significativas en la UPE humana al enfocar directamente estos tipos de luces en la piel. Además, este estudio pionero abre nuevos horizontes para proponer la medición de UPE como una nueva herramienta de análisis capaz de correlacionarse con la exposición a la luz, lo que puede ayudar en investigaciones médicas o forenses, dada la creciente importancia de la industria cosmética en nuestra sociedad y las nuevas tendencias en este campo.
Los resultados del capítulo demostraron que la respuesta de UPE después de la estimulación con luz era diferente cuando una persona se exponía a luces artificiales que cuando se utilizaba luz solar. Además, hubo variaciones relevantes entre mujeres y hombres que deberían examinarse más profundamente en futuras investigaciones aumentando el número de sujetos participantes en esta experiencia. También se descubrió por casualidad que la presencia de algunos elementos inusuales en nuestro cuerpo podría cambiar la intensidad de la UPE de nuestra piel, como el uso de rellenos de ácido hialurónico y tener el color del cabello blanco (natural o teñido).
Finalmente, el Capítulo III estudia la estabilidad de un coronavirus utilizando espectroscopía Raman como herramienta no destructiva clave en Química Forense. No existen antecedentes en la literatura que utilicen espectroscopía Raman para detectar la estabilidad de virus cuando se exponen a diferentes tiempos de almacenamiento y condiciones de calentamiento. Por lo tanto, este capítulo tuvo como objetivo evaluar el efecto de las condiciones de almacenamiento (tiempo y calor) en la estabilidad de dos tipos de coronavirus (HCoV-229E): HCoV-229E con un gen adicional llamado proteína fluorescente verde (GFP) y HCoV-229E sin GFP, utilizando espectroscopía Raman. Nuestro estudio detectó con éxito cambios en la estructura del virus debidos a variaciones ambientales utilizando espectroscopía Raman asistida con análisis multivariado. Además, también demostró la capacidad de diferenciar entre el tipo de virus y la concentración de virus. Así, el uso de modelos continuos de OPLS-DA permitieron discriminar los grupos estudiados, donde los modelos fueron capaces de explicar el 97 % de la varianza en Y (R2Y) y demostrar una capacidad predictiva del 95 % (Q2). A diferencia de los métodos convencionales aplicados en este campo, nuestro estudio introdujo un enfoque rápido y sencillo para investigar la estabilidad del coronavirus en diferentes tiempos de almacenamiento y temperaturas. Esto podría ser muy útil en la investigación del virus, permitiendo un análisis rápido de la degradación y viabilidad del virus después del almacenamiento o la exposición a diferentes condiciones, un hecho crucial para la reproducibilidad y el éxito de los experimentos. Desarrollos adicionales podrían llevar a un método capaz de detectar cambios moleculares en el coronavirus con concentraciones más bajas de virus y una amplia gama de condiciones ambientales. |
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