Dois anos atrás, Sgt. Detetive da Polícia de Cambridge Louis Cherubino recebeu um telefonema de um programa de troca de seringas na Central Square.

"Podemos ter um caso de carfentanil, "disse o interlocutor.

Carfentanil, o tipo mais potente do já potente opioide fentanil, é estimado em 10, 000 vezes mais forte que a morfina. Usado para sedar animais grandes como elefantes, apenas alguns cristais podem causar uma overdose em um ser humano.

Cherubino, o supervisor da Unidade de Investigações Especiais do CPD, estava preocupado. Se o carfentanil estava sendo vendido na rua, ele queria emitir um alerta comunitário o mais rápido possível:alguém comprando uma droga faturada como heroína ou fentanil, mas misturada com carfentanil, poderia ter uma overdose com muito menos do que sua dose normal. Ele coletou a amostra e ligou para o laboratório estadual para solicitar uma análise rápida do medicamento. Mas o laboratório não pôde ajudar.

Laboratórios forenses, frequentemente sobrecarregado de solicitações e com falta de pessoal, priorizar as evidências necessárias para processar os casos. E embora o departamento de Cherubino mantenha várias ferramentas de identificação de drogas em casa, alguns dão falsos positivos ou, mais preocupante, falsos negativos:Eles indicam que não há droga onde absolutamente existe. Sem um teste confiável, ele não poderia alertar a comunidade.

É aí que Christoffer Abrahamsson, um pós-doutorado no laboratório de George Whitesides, entrou. Ansioso para ajustar a pesquisa para aplicação imediata, ele imaginou um novo papel para uma ferramenta de análise química projetada em seu laboratório:a identificação de medicamentos. Em um artigo publicado na Angewandte Chemie, ele e uma equipe de pesquisa liderada por George Whitesides, o professor Woodward L. e Ann A. Flowers University, e os membros do laboratório Amit Nagarkar, Michael Fink, Daniel Preston, e Shencheng Ge, com Joseph Bozenko da Drug Enforcement Administration, descrever como sua tecnologia de separação de densidade poderia ajudar policiais e químicos forenses em sua luta para conter a epidemia de opióides.

Chamado de Levitação Magneto-Arquimedes, ou MagLev, a ferramenta separa as substâncias em pó em nuvens de cristais em levitação com base em sua densidade. Barato, fácil de usar, e mais preciso e sensível do que qualquer tecnologia de teste de campo de drogas disponível atualmente, a ferramenta pode reduzir significativamente os falsos positivos e negativos, e detectar quantidades ainda menores de substâncias diluídas, como o potente fentanil, ou potencialmente carfentanil - mascarado em outros pós.

Como Cherubino, Abrahamsson ligou para o laboratório estadual:"Sim. Estamos muito interessados."

Mas, com tempo e recursos limitados, os químicos forenses locais pressionaram Abrahamsson a entrar em contato com o laboratório nacional da Drug Enforcement Administration. Mais uma vez, ele recebeu interesse imediato. Mas desta vez, ele tem um parceiro. Em outubro de 2018, Abrahamsson viajou para a Virgínia para conhecer Bozenko, um Químico de Pesquisa Sênior no Laboratório de Pesquisa e Testes Especiais da DEA, para ver como MagLev lidou com amostras reais de drogas ilícitas.

"Não é todo dia que você tira férias para ver drogas, "disse Bozenko, quem desenvolve portáteis, detectores químicos e novas técnicas de separação em seu laboratório. Embora ele quisesse entrar para a aplicação da lei como seu pai, Joe Sr., Bozenko mudou para química forense durante a faculdade. Agora, ele entende os perigos do trabalho de campo e quais ferramentas podem ajudar os agentes da DEA a realizar seu trabalho melhor e com mais segurança. "Por mais que minha pesquisa seja baseada em um laboratório, muito do meu foco se baseia em apoiar aqueles que estão lá fora em paragens de trânsito, aqueles que estão conduzindo investigações de aplicação da lei, " ele disse.

Bozenko hospedou Abrahamsson por três dias. Juntos, os dois químicos alimentaram MagLev com seus primeiros pós ilegais:"Começamos com o fentanil. Esse era nosso principal alvo porque é um dos maiores problemas no momento, e funcionou diretamente, levitou diretamente, "Abrahamsson disse." Era quase bom demais para ser verdade.

MagLev é tão alto quanto uma garrafa térmica. Dois ímãs permanecem como pequenos tijolos acima e abaixo de uma cubeta, uma clara, recipiente de lado reto. Dentro, um âmbar, uma solução semelhante à gasolina contém algo chamado complexo de quelato de gadolínio - um composto enrolado como uma garra em torno de um íon de gadolínio fracamente magnético. Introduzir uma substância estranha e esse composto, atraídos pelos campos magnéticos acima e abaixo, luta para chegar aos ímãs, afastando qualquer coisa em seu caminho:vidro, plástico, ou heroína.

“Se o líquido quiser ficar o mais próximo possível dos ímãs, "disse Fink, um pós-doutorado no laboratório de Whitesides e um autor do artigo, "então as outras coisas têm que sair do caminho." Este empurrão para cima e para baixo, combinado com a gravidade, força cada substância a levitar a uma altura correspondente à sua densidade. Se uma substância compartilha a mesma densidade que a solução, por exemplo, ele ficará pendurado no ponto médio exato entre os ímãs.

Compostos semelhantes já existem, mas ninguém pode separar substâncias com faixas tão grandes de densidades. O truque é aquele que se dissolve com maiores concentrações de gadolínio, o elemento magnético. Mais gadolínio atrapalha a solução, exercendo mais força enquanto corre para os pólos, e empurrando cristais ainda menores em nuvens mais compactas.

Como açúcar, a maioria das partículas do medicamento se dissolvem na água. Então, a equipe precisava de um quelato hidrofóbico, também - um que poderia levitar e não dissolver os pós. Existem outros quelatos hidrofóbicos, mas as soluções acabam sendo mais mel do que gasolina. "Tente agitar um copo de mel e depois observe as bolhas de ar subirem, "disse Fink." Às vezes eles apenas ficam parados. "Para isolar o fentanil, um pó tão fino quanto açúcar de confeiteiro, eles precisavam projetar uma solução menos viscosa.

"Eu não diria que é uma melhoria porque não tínhamos nada para começar, "Bozenko disse." Isso é novo no fato de que é uma ferramenta totalmente diferente para trabalhar. "Nenhuma outra tecnologia de teste de campo separa os compostos em nuvens organizadas, isolado para fácil análise. As opções atuais, como imunoensaios (usados ​​em alguns testes de gravidez) e testes colorimétricos que ficam verdes, azul ou amarelo em resposta a certos produtos químicos, são relativamente rápidos e descomplicados. Mas se eles pegarem mais de um produto químico, as cores se misturam, oferecendo um marrom escuro e inconclusivo.

Até aqui, MagLev has demonstrated separation of up to seven different substances at a time. But that max is based on the highest number the team has tested—they're confident their tool can handle far more. For forensic chemists and law enforcement, that ability is precious:Street drugs are often mixtures of multiple drugs—heroin, fentanyl, cocaine, methamphetamines—combined with cutting agents like caffeine, açúcar, baking soda, powdered milk, lidocaine, or even rat poison.

Ingredient isolation is especially valuable when a new drug pops up. Carfentanil, por exemplo, is just fentanyl with a few chemical adjustments. A few more adjustments and a new—potentially even more dangerous—version could appear on the street. Em 2018, the DEA discovered 22 previously unidentified substances; six of those were new types of fentanyl.

Bozenko said when new drugs come in, backlogs mount. Even in a forensic laboratory outfitted with the best chemical analysis tools, isolating an unidentified powder in a compound takes time. MagLev separates most compounds in just five to 25 minutes. Forensic chemists can then extract each purified cloud with a syringe and use technology as large and expensive as some cars—like nuclear magnetic resonance spectrometers or high-resolution mass spectrometry—to confirm their identities. Still, most local labs can't afford these machines, so the MagLev, which could cost just $30 to $200, depending on the size of the magnets, could be a valuable addition to an analytical arsenal:New versions of fentanyl, por exemplo, would hover in the same general area, betraying a shared chemical foundation. Even without more intense analysis, labs can take important precautions when handling a possible fentanyl analog, which can pose a significant—even lethal—threat to bystanders if handled improperly.

"[MagLev] could enable us to identify novel drugs in a faster time period, which does serve the public, " Bozenko said. Unidentified substances are, por definição, not illegal. Someone caught dealing an unknown chemical—even one responsible for lethal overdoses—cannot be prosecuted until a forensic chemist determines the powder's chemical structure. MagLev's quick and accurate results could speed the process from seizure to identification, regulation, and prosecution in the United States. In third-world countries where more expensive tools are out of the question, the cheap, power-independent technology could offer a reliable if not their only way to perform forensic chemical analysis.

Abrahamsson and Bozenko have plans to improve their technology, também. With a few tweaks, an officer could operate a smaller version in the field, mixing a powder into the solution, placing the cuvette between the magnets, and waiting for the separation to occur. Eventualmente, Bozenko hopes to pair MagLev with a spectrophotometric—or laser-based—tool to confirm the presumptive result on scene.

Last spring, a MagLev could have given Cherubino enough evidence to warn his community faster. Mas primeiro, the Whitesides lab and the DEA still need collect more data to get MagLev certified for forensic analysis.

"We are looking for funding and partners to support our research and efforts to bring the benefits of MagLev to the analysis of drugs on the streets, " Abrahamsson said. "We intend to eventually make MagLev an off-the-shelf product available to our law enforcement officers.

He added:"The biggest reward for the research would be to see it used to save lives."