Application in Digital Forensics Science
4.2 Windows Portable Executable 32 Bit: A Novel Multinomial Malware Collection 2Malware Collection2
4.2.2 Static Analysis in Hard & Soft Computing Models
3.1.2
Kerma
Kerma (um acr´onimo para Kinetic Energy Released per unit Mass) ´e uma grandeza dosim´etrica aplic´avel a radia¸c˜oes ionizantes indirectas (fot˜oes e neutr˜oes) [13]. E´ definida como a energia cin´etica total de todas as part´ıculas carregadas, libertadas pelas part´ıculas neutras, por unidade de massa do material alvo [8]:
K = dEc
dm (3.2)
A unidade de medida desta grandeza ´e a mesma da dose absorvida, J/kg ou Gray [3]. Note-se que dEc ´e a soma das energias cin´eticas iniciais das part´ıculas libertadas por
part´ıculas n˜ao carregadas numa quantidade de massa dm como resultado da interac¸c˜ao com a radia¸c˜ao [8].
O kerma pode ser radiativo (Krad) ou de colis˜ao (Kcol) correspondendo `as perdas
radiativas ou colisionais, respectivamente. Assim o kerma total dever´a ser [8] :
K = Krad+ Kcol (3.3)
onde o kerma de colis˜ao quantifica a energia que ´e dissipada pelos electr˜oes ao colidirem com outros electr˜oes, atrav´es de ioniza¸c˜oes e excita¸c˜oes ao longo do seu percurso. O kerma radiativo est´a relacionado com os electr˜oes libertados que perdem a sua energia por emiss˜ao de bremsstrahlung [13].
3.1.3
Dose Absorvida
Define-se dose absorvida como a quantidade m´edia de energia depositada por unidade de massa [13].
CAP´ITULO 3. DOSIMETRIA - CONCEITOS GERAIS
D = ∂E
∂m (3.4)
A unidade da dose absorvida ´e o Gray (J
kg). O termo dose absorvida ´e usado para
descrever a energia depositada num determinado ponto [9].
3.2
Actividade
A taxa de decaimento de um radion´uclido ´e descrito como a sua actividade. A activi- dade designa o n´umero de ´atomos que decaem por unidade de tempo [13].
A = −dN
dt (3.5)
A unidade ´e o becquerel (Bq) definido como uma desintegra¸c˜ao por segundo. A unidade curie (Ci) tamb´em pode ser usada : 1 Ci =3, 7 × 1010 Bq.
3.3
Dos´ımetros de Referˆencia
Os dos´ımetros de referˆencia s˜ao dos´ımetros de elevada qualidade que se caracterizam pela precis˜ao, exactid˜ao e reprodutibilidade e que podem ser utilizados na calibra¸c˜ao de outros dos´ımetros [16]. Um exemplo de dos´ımetro de referˆencia ´e a solu¸c˜ao de sulfato ferroso (solu¸c˜ao de Fricke) [17]. Esta ´e frequentemente usada como dos´ımetro de referˆencia devido ao profundo conhecimento sobre as suas altera¸c˜oes qu´ımicas [18].
´
E um dos´ımetro qu´ımico, isto ´e, as altera¸c˜oes qu´ımicas que ocorrem na solu¸c˜ao devido `a radia¸c˜ao podem ser medidas com o objectivo de determinar a dose absorvida [3].
No desenvolvimento deste trabalho foi utilizado este sistema dosim´etrico pela facil- idade e relevˆancia na medi¸c˜ao de dose absorvida em tecidos ou material biol´ogico [3].
3.3.1
Solu¸c˜ao de Fricke
Desenvolvido por Fricke e Morse em 1972, a solu¸c˜ao de Fricke ´e baseada na oxida¸c˜ao da solu¸c˜ao de sulfato ferroso ap´os irradia¸c˜ao, tendo como objectivo determinar a dose ab- sorvida. A dose absorvida ´e proporcional `a concentra¸c˜ao do i˜ao f´errico (F e3+) formado por oxida¸c˜ao (F e2+), ap´os a solu¸c˜ao ser irradiada [16].
3.3. DOS´IMETROS DE REFERˆENCIA
F e2+ −→ F e3+ (3.6)
A gama de utiliza¸c˜ao deste dos´ımetro, em termos de dose absorvida, encontra- se entre os 40 e 400 Gy [3]. Este m´etodo ´e usado para determinar a dose absorvida atrav´es da medi¸c˜ao por espectrofotometria do pico de absor¸c˜ao do i˜ao f´errico, na regi˜ao do ultravioleta a 305 nm [19].
Este sistema dosim´etrico permite determinar a dose absorvida com uma precis˜ao de ±1 % [16].
Mecanismo de Reac¸c˜ao
A solu¸c˜ao de Fricke, sendo uma solu¸c˜ao aquosa, ´e considerado um sistema equivalente `a ´agua. A interac¸c˜ao da ´agua com a radia¸c˜ao ionizante desencadeira uma modifica¸c˜ao estrutural na mol´ecula de ´agua, denominada radi´olise da ´agua. Pode ocorrer a excita¸c˜ao da mol´ecula de H2O ou a sua ioniza¸c˜ao originando a forma¸c˜ao de radicais do tipo H3O+, H2O+, H2O− [20].
Estes radicais, por serem inst´aveis, podem levar a forma¸c˜ao de radicais livres do tipo •H (´atomo de hidrog´enio) e •OH (radical hidroxilo) que se caracterizam por serem muito reactivos. Assim a associa¸c˜ao dos radicais provoca a oxida¸c˜ao do i˜ao ferroso (F e2+). Cada radical hidroxilo oxida um i˜ao ferroso [20]:
F e2++ •OH −→ F e3++ OH− (3.7)
Um radical hidroper´oxido (•HO2) oxida trˆes i˜oes ferroso de acordo com as seguintes reac¸c˜oes:
H + O2 −→ HO2 (3.8)
F e2++ HO2+ H+−→ F e3++ H2O2 (3.9) Por ´ultimo, cada mol´ecula de per´oxido de hidrog´enio oxida dois i˜oes ferroso:
2F e2++ H2O2 −→ 2F e3++ OH + OH− (3.10) O rendimento qu´ımico, conhecido por G-value, indica o n´umero de esp´ecies qu´ımicas
CAP´ITULO 3. DOSIMETRIA - CONCEITOS GERAIS
formadas, destru´ıdas ou alteradas por cada 100 eV de energia [3]. Assim o rendimento qu´ımico G(F e3+) ´e dado pela equa¸c˜ao:
G(F e3+) = GOH + 3GH + 2GH2O2 (3.11) O rendimento qu´ımico G(F e3+) tem o valor m´edio de 15,6.
Vantagens e Limita¸c˜oes
A escolha da solu¸c˜ao de Fricke como sistema dosim´etrico teve como base as seguintes raz˜oes [21]:
• Conhecimento dos mecanismos de reac¸c˜ao da solu¸c˜ao;
• A sua equivalˆencia a tecidos biol´ogicos, nomeadamente nas propriedades de ab- sor¸c˜ao por irradia¸c˜ao com fot˜oes e electr˜oes;
• A determina¸c˜ao com precis˜ao da dose absorvida;
No entanto, este dos´ımetro possui tamb´em limita¸c˜oes [21]:
• A gama de leitura da dose absorvida encontra-se limitado entre os 40 e 400 Gy. • A solu¸c˜ao de Fricke ´e extremamente sens´ıvel a impurezas, particularmente im-
purezas orgˆanicas, podendo causar altera¸c˜oes significativas na resposta. • ´E sens´ıvel `a luz, por isso deve ser guardado num local escuro.
• Ocorre a oxida¸c˜ao da solu¸c˜ao quando decorre muito tempo entre a sua prepara¸c˜ao e a medi¸c˜ao da absorvˆancia, alterando os resultados.
Determina¸c˜ao da Dose Absorvida
Como j´a foi mencionado anteriormente, ap´os a irradia¸c˜ao ´e medida a absorvˆancia da solu¸c˜ao de Fricke no comprimento de onda de 305 nm. O c´alculo da dose absorvida ´e dado pela seguinte express˜ao [21] :
D = N × ∆OD × 100
ε × ρ × 103× G(F e3+) (3.12) 18
3.4. DOSIMETRIA DE ROTINA
onde N ´e o n´umero de avogadro (6, 02 × 1023 mol´eculas/mole); ∆OD a densidade ´optica a 25◦C para o comprimento de onda de 305 nm; ε o coeficiente de extin¸c˜ao molar (2197 M−1g−1 a 25◦C); ρ a massa vol´umica (1,024 g/cm3); G(F e3+) o rendimento qu´ımico para 100 eV (15,6 para o dos´ımetro standard).
A densidade ´optica corresponde `a absorvˆancia e ´e determinada pela express˜ao ∆OD = logI0
I, onde I0 ´e a intensidade da luz incidente e I a intensidade da luz
transmitida. O coeficiente de extin¸c˜ao molar ε, mede a absorvˆancia de uma substˆancia de concentra¸c˜ao 1 mole medida num tubo com uma espessura de 1 cm.
No entanto, a temperatura a que se encontra a solu¸c˜ao de Fricke ap´os irradia¸c˜ao pode ser diferente de 25◦C. Desta forma, para o c´alculo da dose absorvida ´e utilizado um factor de correc¸c˜ao da temperatura [21]:
D = 279, 08 × ∆OD
(1 + 0, 007 × (25 − tl)) × (1 + 0, 0015 × (25 − ti))
(3.13) Em que tl ´e a temperatura de leitura e ti a temperatura de irradia¸c˜ao (em ◦C). O
rendimento qu´ımico G(F e3+), pode sofrer altera¸c˜oes significativas que podem reflectir- se em erros superiores a 0,5% devido `a altera¸c˜ao da temperatura [22].
3.4
Dosimetria de Rotina
Um dos´ımetro de rotina ´e calibrado por um dosimetro de referˆencia com o intuito de ser utilizado para medida dosim´etricas frequentes. Estes dos´ımetros apresentam uma menor exactid˜ao comparativamente a um dos´ımetro de referˆencia, em parte devido `a complexidade decorrente da utiliza¸c˜ao de factores de correc¸c˜ao para reduzir os efeitos dos parˆametros que caracterizam o ambiente de irradia¸c˜ao [23].
Como dos´ımetros de rotina s˜ao usualmente utilizados os dos´ımetros de polimetil- metacrilato (PMMA) e os filmes radiogr´aficos que possuem gamas vari´aveis de dose absorvida:
• PMMA Harwell P erspex® para as gamas : 1 a 30 kGy (Amber Perspex) 5 a 50 kGy (Red Perspex);
CAP´ITULO 3. DOSIMETRIA - CONCEITOS GERAIS
3.4.1
Dos´ımetros de Polimetilmetacrilato
Os dos´ımetros de polimetilmetacrilato (PMMA) s˜ao frequentemente usados como dos´ımetros de altas doses, no ˆambito de aplica¸c˜oes industriais, tendo sido utilizados no decurso do presente trabalho. As vantagens destes dos´ımetros residem ao n´ıvel da robustez, estabilidade, simplicidade e baixo custo. Adicionalmente, possuem as seguintes carac- ter´ısticas ( [23], [24]):
• Altera¸c˜ao da cor: Vermelho −→ Bordeaux (Red Perspex) ˆ
Ambar −→ Castanho (Amber Perspex) • Espessura nominal: 3± 0,55 mm • Tamanho: 30 × 11 mm
• Comprimento de onda de leitura: 640 nm (Red Perspex) 603 nm ≤ 10 kGy ; 651 nm ≥ 10 kGy (Amber Perspex) • Reprodutibilidade:≤ 2%
• Dura¸c˜ao: 10 anos
Determina¸c˜ao da Dose Absorvida
A interac¸c˜ao da radia¸c˜ao ionizante produz radicais livres que afectam a densidade ´optica, em determinados comprimentos de onda. A radia¸c˜ao tamb´em induz altera¸c˜oes ao n´ıvel da colora¸c˜ao, ou seja, quanto maior a dose mais escuro ´e o dos´ımetro [24]. A sua espessura ´e utilizada como factor de correc¸c˜ao no c´alculo da dose. O c´alculo da dose ´e dado pela express˜ao 3.14:
D = A + B1x + B2x2+ B3x3 + B4x4 (kGy) (3.14) Onde A,B1,B2, B3 e B4 s˜ao coeficientes obtidos na calibra¸c˜ao dos dos´ımetros, para os respectivos comprimentos de onda, e x o quociente entre a absorvˆancia e a espessura (em cm−1).
Cap´ıtulo 4
Biodosimetria
A dosimetria biol´ogica define-se como o m´etodo de medi¸c˜ao da quantidade de radia¸c˜ao ionizante absorvida por material biol´ogico. As doses de radia¸c˜ao a que os microorganis- mos s˜ao expostos, podem ser avaliados atrav´es da popula¸c˜ao microbiana sobrevivente e a resposta `a radia¸c˜ao representada atrav´es de curvas de sobrevivˆencia ( [4], [25]).
Microorganismos como bact´erias [25] ou mesmo estruturas celulares [26] podem ser utilizados como biodos´ımetros. Ao longo deste cap´ıtulo apenas se far´a referˆencia a bact´erias, pois foram os microorganismos de elei¸c˜ao no desenvolvimento deste trabalho. O presente cap´ıtulo tem como objectivo definir conceitos associados `a biodosimetria, detalhar os efeitos da radia¸c˜ao na mat´eria viva, explicar o conceito de curva de sobre- vivˆencia e avaliar os parˆametros de um bom biodos´ımetro.
4.1
Biodos´ımetro - Defini¸c˜ao
Uma das abordagens para quantificar biologicamente os efeitos da radia¸c˜ao ´e a uti- liza¸c˜ao de um dos´ımetro biol´ogico [5]. Um biodos´ımetro ´e um indicador da dose ab- sorvida, mediante uma determinada resposta biol´ogica, reflectindo a influˆencia da ra- dia¸c˜ao no ambiente circundante [27]. A vantagem no seu uso prende-se na linearidade da sua resposta quando exposto a determinada dose [28].
A biodosimetria baseia-se na investiga¸c˜ao de altera¸c˜oes (bioindicadores), a n´ıvel celular e molecular, induzidas pela radia¸c˜ao ionizante. A ac¸c˜ao da radia¸c˜ao sobre os microorganismos pode induzir muta¸c˜oes, a forma¸c˜ao de esp´ecies radioactivas ou mesmo a morte [5]. A quantifica¸c˜ao de altera¸c˜oes cromoss´omicas, a liberta¸c˜ao de compostos
CAP´ITULO 4. BIODOSIMETRIA
numa suspens˜ao celular ou a resposta de bact´erias quando em contacto com a radia¸c˜ao ionizante, s˜ao exemplos de biodos´ımetros [29].
Como j´a foi documentado, ´e utilizada a radia¸c˜ao ionizante como m´etodo de esterili- za¸c˜ao e preserva¸c˜ao de alimentos [30]. Assim o uso de microorganismos como dos´ımetro pode providenciar um sistema r´apido, reprodut´ıvel, simples e de baixo custo [27]. Para a aplicabilidade de um dos´ımetro biol´ogico s˜ao definidos os seguintes crit´erios [5]:
• Reprodutibilidade • Processo standardizado • Identifica¸c˜ao da curva • Linearidade da resposta • Rela¸c˜ao dose/efeito