ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN

Optimización de métodos GC-MS para la detección de metanfetamina, cocaína y fentanilo empleando la estrategia Lean Six Sigma

María de Jesús Bejarano Uzeta¹ Julio Eduardo Caudillo Rosales² Fabiola Guadalupe Magdaleno Ruiz^3✉ Araceli Saldaña Lagunas.

¹ Responsable del Laboratorio de Química Forense de la PGJE de Baja California Sur.

² Asesor en Química Forense del Programa ICITAP México.

³ Perito Químico de la PGJE de Baja California Sur.

✉ magr.fabiola@gmail.com

Introducción

La estrategia Lean Six Sigma es una combinación de herramientas desarrolladas tanto en Japón como en Estados Unidos de América que inicialmente fueron pensadas para eliminar los defectos, controlar y eficientar los procesos en el campo de la industria automotriz en la década de los ochenta; sin embargo, cada vez son más las industrias y organizaciones que han probado los beneficios de su implementación [1].

Las ciencias forenses no son la excepción y en años recientes instituciones de Estados Unidos de América e instituciones forenses en la República de Costa Rica han implementado con éxito estas estrategias, en ese contexto, en México esta es la primera vez que se implementan estas herramientas para la mejora de procesos forenses. Por ejemplo, la Policía del Estado de Louisiana en 2011 publicó sus avances de implementación de estrategia Lean Six Sigma para reducir la acumulación de casos y disminuir los tiempos de respuesta en los análisis de genética forense [2], por otro lado, el Departamento de Ciencias Forenses del Organismo de Investigación Judicial de Costa Rica implementó durante seis meses un proyecto de mejora en el área de balística donde como resultados se observaron mejoras a través de la reducción del número de casos pendientes con una acumulación de más de 3 meses en un 97% y el tiempo de respuesta de 4 meses a 1 mes [3].

Las herramientas Lean Six Sigma permiten a las organizaciones que las implementan disminuir e incluso eliminar problemas robustos al identificar aquellas actividades que limitan la productividad tal como la variación o “mura” en los procesos, así como los desperdicios o “mudas” que no agregan valor al servicio [4], dentro de estos problemas el más representativo en las agencias de investigación criminal es el reto de generar respuestas ágiles de análisis que ayuden a otorgar una justicia pronta; por lo tanto, la mejora en los procesos cromatográficos permitirá también hacer factible el análisis de muestras que contengan metanfetamina, cocaína y fentanilo en los tiempos que requieren los agentes de investigación, los Ministerios Públicos y los Jueces.

Un reto que presentan en la actualidad los laboratorios de química y toxicología forense en México, es la crisis de opioides, las autoridades de Estados Unidos de América han alertado a la comunidad forense sobre el fenómeno que experimentaron en años recientes ante una ola de intoxicaciones atribuida a sustancias opioides como el fentanilo, Según Valdez [5], una de las grandes ventajas de contar con métodos cromatográficos de gases acoplados a espectrometría de masas, radica en que los espectros de masas generados con un voltaje de impacto de 70 eV permite hacer comparaciones certeras con bases de datos o bibliotecas espectrales creadas usando las mismas condiciones de impacto electrónico, el inconveniente principal para los laboratorios mexicanos en implementar este tipo de métodos es el tiempo de análisis. Diversos métodos reportados en artículos como este y algunos otros publicados por la Oficina de las Naciones Unidas (UNODC), tanto para la identificación de fentanilo [6], Cocaína [7] incluso algunas poco comunes en esta región de Baja California Sur como lo son las catinonas [8] los métodos superan los seis minutos de análisis por envoltorio, considerando los tiempos para los procesos jurídicos, cuando se presentan en el laboratorio incautaciones de varios cientos o miles de envoltorios cumplir con los términos es una misión compleja.

Por otro lado, los recursos tanto humanos como financieros son limitados y esto representa un reto en el tiempo de respuesta a cada vez más solicitudes de las agencias de investigación criminal, puesto que la cantidad de hechos delictivos en el país aumentan y estas labores deben realizarse con los mismos recursos o a veces menos (tomando en cuenta fenómenos como la inflación anual), es por ello que la estrategia Lean Six Sigma representa herramientas poderosas para lograr la eficiencia de los procesos [9], aún cuando Lean Six Sigma tuvo su origen en la industria de la transformación cada vez son más los ejemplos aplicados a los servicios [10].

El laboratorio de Química Forense y los demás adscritos a la Dirección de Servicios Periciales de la Procuraduría General de Justicia del Estado de Baja California Sur cuentan con sus procesos acreditados por la casa acreditadora ANAB (ANSI National Accreditation Board) bajo los estándares ISO/IEC 17025 y 17020 desde el año 2019. Esta acreditación además de demostrar la competencia del personal de estos laboratorios y darles confiabilidad a los resultados emitidos en sus dictámenes periciales, genera una cultura organizacional comprometida con la mejora continua de sus procesos.

Dentro de los grandes beneficios que otorga mantener un sistema de gestión de calidad están los registros que generan estadísticos descriptivos de los procesos que al ser estudiados con las herramientas Sigma en software comerciales como Excel [1] y con un enfoque Lean permite mejorarlos.

En ese contexto, durante el año 2020, el laboratorio de Química Forense del estado de Baja California Sur recibió solicitudes del Ministerio Público para el análisis de 164 mil 863 muestras de drogas incautadas, de esta cantidad solo se realizaron 24 análisis por la técnica de cromatografía de gases acoplado a espectrometría de masas (GC-MS). Esta técnica permite la separación e identificación de mezclas complejas, es una técnica que durante su validación demostró ser específica y selectiva para los analitos de interés forense [11], cuyo único obstáculo para ser empleada con más frecuencia radica en los tiempos largos de análisis.

El objetivo del presente trabajo ha sido la optimización del método para la identificación de metanfetamina, cocaína y fentanilo por cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas empleando la estrategia Lean Six Sigma, de tal manera que se obtenga como resultado la reducción del tiempo de análisis en los casos solicitados por los Agentes de investigación y los Ministerios Públicos donde las incautaciones involucran un número considerable de elementos a ensayar, en este sentido, aun cuando el laboratorio aplica estrategias de muestreo para reducir costos y tiempos de respuesta en cada solicitud recibida, el implementar un método optimizado que se enfoque a detectar las sustancias más comunes que se reciben en el laboratorio, es de gran ayuda para disminuir aún más los tiempos de respuesta. De esta manera el laboratorio implementará sus métodos tradicionales con rampas que permitan hacer un screening de distintas familias de drogas [12] en los casos donde por las características físicas de las drogas se sospeche de algo diferente a metanfetamina, cocaína o fentanilo o bien cuando al emplear las rampas rápidas se obtengan resultados negativos, el laboratorio confirma este resultado empleando su método tradicional.

Materiales y método

Preparación de la muestra

Con el equipo básico de operación de laboratorio para el manejo seguro se tomó 1 mg de la sustancia a analizar de (metanfetamina, cocaína y fentanilo) de la colección de referencia del laboratorio de química forense y se colocó en un tubo eppendorf de 1.5 mL de capacidad, se agregaron 500 microlitros de acetato de etilo y se mezcló en vórtex. Se centrifugó la solución por 5 minutos a 10,000 rpm antes de ser inyectada para separar los residuos sólidos no disueltos, posteriormente se tomaron 200 microlitros del sobrenadante y se colocaron dentro de un vial con inserto de cristal para reducción de volumen, se tapó e identificó. Posteriormente, se preparó el equipo Cromatógrafo de gases acoplado a espectrómetro de masas marca Shimadzu con una columna SH-Rxi-5Sil MS 30 m x 0.25 mm x 0.25 um; gas acarreador: Helio. Se cargó el método optimizado con los siguientes parámetros: temperatura del inyector: 250º C y Split 100:1; Flujo de gas acarreador: 2mL/min; Programación de la temperatura del horno: 140º C por 3.2 minutos y gradiente 150º C/min hasta 300º C y mantener por 0.5 min; modo: impacto electrónico70eV.

Estrategia Lean Six Sigma

La estrategia Lean Six Sigma se basa en la aplicación de un ciclo de mejora llamado DMAIC por sus siglas en inglés (Define, Measure, Analyze, Improve, Control), en el cual fusionando diversas herramientas tanto estadísticas como de mapeo de procesos que son implementadas de una forma sistematizada se logra identificar desperdicios, variabilidad y sobrecargas en los procesos para luego disminuirlos, contenerlos o eliminarlos [10].

En la primera fase “DEFINIR” (Define) de este proyecto se realizó un análisis estadístico describiendo en primera instancia los ensayos por cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas para la identificación de drogas incautadas que se efectuaron en el primer semestre del 2021 (ver Figura 1), donde se puede apreciar que, de 168 ensayos realizados las principales sustancias que se identifican con esta técnica son la cocaína/metanfetamina (34%), la cocaína (14 %) y el fentanilo (15%).

Figura 1: Sustancias identificadas durante el primer semestre de 2021 empleando la técnica GC-MS.

El enfoque de mejora en esta etapa del proceso se debe a que un análisis Pareto realizado muestra que el equipo de cromatografía de gases acoplado a espectrometría de masas es el que consume mayor porcentaje de los gastos anuales en el laboratorio, además de que durante la etapa “MEDIR” (Measure) se realizó un mapa de flujo de valor que proporciona como información que el proceso completo de identificación presenta variación en un rango de 7 a 32.5 minutos por envoltorio y que la etapa de mayor consumo de tiempo es precisamente la etapa del ensayo por cromatografía de gases. Durante esta misma etapa se realizó un diseño de experimentos (DOE) para conocer cuál es el factor que más contribuye a la variación del proceso, los resultados (ver Figura 2 y Tabla 1) arrojaron que tanto el factor de procedimiento como el factor del tipo de muestra desde una óptica estadística tiene influencia sobre la variación del proceso, siendo el tipo de muestra el factor que más afecta a la variación del proceso.