Caracterização química e análise quantitativa dos oligoelementos em dentes humanos por espectroscopia de fluorescência de raios x por energia dispersa para inferência forense ; Chemical characterization and quantitative analysis of trace elements in humna teens [sic] by energy dispersive x-ray fluorescence for forensic inference

The teeth are extremely hard and calcified structures. The mineral compound is the hydroxyapatite Ca10(PO4)6(OH)2, where there is the occurrences of ionic substitutions in the matrix of hydroxyapatite, by ions such as Sr, Mg, Zn, Pb among others, these being called trace elements. These latter elements are incorporated in the mineral structure of the tooth during its formation process as well as cumulative processes derived from external contributions throughout the life of the individual. The present study analyzed the enamel and dentin structure in 30 permanent human teeth, with the aim of characterizing the trace elements and correlating with sex, tooth types and age. For the elementary characterization, was used EDXRF technique, which allows the acquisition of qualitative and quantitative results. The experimental arrangement consists of the X-ray tube, Mini-X model, with Au and Ag target, with detector X-123SDD (AMPTEK). In addition, another dispersive energy spectroscopy (EDS) method was used for the elementary characterization. In the qualitative analysis and characterizations for the measurements with the different targets, the use of the Au target and 1 mm collimator showed better efficacy. For the semi quantitative analysis the FXTP software (AMPTEK) was used to identify the concentrations of the elements: Ca, Sr, Fe, Zn and Pb, analyzed in this study. The statistical analysis was performed using R software. It was elaborated design of experiments in groups and used for the analysis of enamel, dentin, sex, tooth types and age. For the analysis of these data, the means of the concentrations and variances (Anova) were verified. It was found that there are differences between the trace elements analyzed between the sexes (p << 5%), and dental groups (p << 5%). The Tukey test confirmed that the calcium element is the major one. The Ca, Sr, Fe and Pb elements were identified with the mean of the highest dentin concentrations for both sexes, while the Zn element was identified with higher mean concentrations of enamel for females (0.052 g / cm²) and dentin for male (0.046 g / cm²). With the k-means technique, it was possible to observe the behavior of each trace elements according to age, with Pb, Sr and Fe increasing their mean concentration with age. The use of the EDS technique confirmed the results of the EDXRF for the Ca element, as the majority. The analysis of the trace elements in the teeth and their interaction between the sexes, enamel and dentin structures, and age, are of considerable importance for the aspects of the biochemistry of the tooth, and also from the anthropological and forensic point of view, being possible to obtain inferences with regard to eating habits, environmental pollution and associated pathologies. ; Os dentes são estruturas extremante duras e calcificadas. O composto mineral é a hidroxiapatita Ca10(PO4)6(OH)2, onde há ocorrência de substituições iônicas na matriz de hidroxiapatita, por íons como Sr, Mg, Zn, Pb entre outros, sendo estes denominados elementos traço. Esses últimos elementos são incorporados na estrutura mineral do dente, durante o seu processo de formação, bem como processos cumulativos derivados de contribuições externas ao longo da vida do indivíduo. O presente trabalho analisou a estrutura de esmalte e dentina em 30 dentes humanos permanentes, com o objetivo de caracterizar os elementos traço e correlacionar com sexo, tipos de dentes e idade. Para a caracterização elementar foi utilizada a técnica do EDXRF, que possibilita a aquisição de resultados quali-quantitativos. O arranjo experimental consiste no tubo de raios-X, modelo Mini-X, com alvo de Au e Ag, com detector X-123SDD (AMPTEK). Adicionalmente, foi utilizado outro método da espectroscopia de energia dispersa (EDS) para a caracterização elementar. Na análise qualitativa e caracterizações para as medições com os diferentes alvos, o uso do alvo de Au e colimador de 1 mm mostrou melhor eficácia. Para a análise semi quantitativa foi utilizado o software FXTP (AMPTEK), para identificar as concentrações dos elementos: Ca, Sr, Fe, Zn e Pb. Para estudo estatístico utilizou-se o software R, e elaborou-se o design de experimentos em grupos, com a finalidade de analisar as estruturas de esmalte, dentina, sexo, tipos de dentes e idade. Para análise desses dados, foram verificadas as médias das concentrações e variâncias (Anova). Constatou-se que há diferenças entre os elementos traço analisados entre os sexos (p << 5%), e os grupos dentários (p << 5%). O teste Tukey confirmou que o elemento cálcio é majoritário. Os elementos Ca, Sr, Fe e Pb foram identificados com a média das concentrações maiores em dentina para ambos os sexos, enquanto que o elemento Zn foi identificado com maiores médias das concentrações no esmalte para feminino (0.052 g/cm²) e em dentina para masculino (0.046 g/cm²). Com a técnica k-means foi possível observar o comportamento de cada elemento traço de acordo com a idade, sendo observados que Pb, Sr e Fe aumentam suas médias das concentrações com a idade. O uso da técnica da EDS confirmou os resultados do EDXRF para o elemento Ca, como sendo majoritário. A análise dos elementos traço nos dentes e a sua interação entre os sexos, estruturas de esmalte, dentina e idade, é de considerável importância para os aspectos da bioquímica do dente, e também do ponto de vista antropológico e forense, podendo obter-se inferências a respeito de hábitos alimentares, poluições ambientais e patologias associadas.