Belgio, 1850 – Jean Servais Stas sviluppa un procedimento capace di isolare la nicotina dai tessuti di Gustave Fougnies durante un’indagine per avvelenamento. L’analisi estende la tossicologia forense ai veleni organici e apre la strada all’estrazione sistematica degli alcaloidi dai campioni biologici.

Dopo i veleni minerali, il problema delle sostanze organiche

Nella prima metà del XIX secolo la tossicologia forense compie progressi significativi nell’identificazione di alcuni veleni minerali, ma incontra difficoltà molto maggiori quando deve affrontare sostanze organiche di origine vegetale. L’arsenico può essere ricercato attraverso reazioni chimiche sempre più sensibili e il test sviluppato da James Marsh nel 1836 dimostra quanto una tecnica analitica possa modificare la capacità di riconoscere quantità minime di una sostanza. Per numerosi alcaloidi, tuttavia, la situazione rimane profondamente diversa.

Morfina, stricnina, atropina, nicotina e altri composti vegetali possiedono proprietà tossiche già note o progressivamente studiate, ma la loro individuazione all’interno del corpo presenta un problema analitico particolarmente complesso. Una sostanza organica introdotta nell’organismo si trova immersa in una matrice costituita a sua volta da materiale organico, nella quale tessuti, sangue, contenuto gastrico, proteine, grassi e prodotti della decomposizione possono interferire con le procedure utilizzate per separare e riconoscere il composto ricercato.

Il problema non consiste quindi soltanto nel conoscere una reazione caratteristica della sostanza, perché prima di poterla identificare è necessario riuscire a separarla da tutto ciò che la circonda. La distinzione diventa fondamentale per lo sviluppo della tossicologia: con i veleni minerali l’analisi può sfruttare alcune proprietà degli elementi che rimangono riconoscibili anche dopo l’ingresso nell’organismo, mentre nel caso degli alcaloidi il tossicologo deve affrontare sostanze che condividono con i tessuti biologici la natura organica e che possono essere presenti in quantità ridotte, distribuite tra differenti organi e mescolate a numerosi composti capaci di ostacolarne l’identificazione.

È in questo punto ancora irrisolto della tossicologia ottocentesca che interviene Jean Servais Stas. Il suo contributo non nasce dalla ricerca astratta di un nuovo metodo universale, ma da un caso giudiziario concreto nel quale la possibilità di dimostrare un omicidio dipende dalla capacità di recuperare dai tessuti una sostanza che fino a quel momento appare estremamente difficile da isolare.

Dalla medicina alla chimica analitica

Jean Servais Stas nasce a Lovanio nel 1813 e intraprende inizialmente studi medici, ma il suo interesse si orienta progressivamente verso la chimica, disciplina nella quale costruisce la propria carriera scientifica. La formazione avviene in un periodo nel quale la chimica europea attraversa una trasformazione profonda, caratterizzata dalla crescente attenzione alla misurazione quantitativa e alla determinazione precisa della composizione delle sostanze.

Un passaggio importante della sua formazione avviene a Parigi, dove lavora con Jean-Baptiste Dumas, una delle figure centrali della chimica francese dell’Ottocento. L’esperienza contribuisce a consolidare l’orientamento di Stas verso l’analisi quantitativa e la determinazione accurata delle proprietà delle sostanze.

La parte più ampia della sua attività scientifica non riguarda infatti la tossicologia forense, poiché Stas diventa soprattutto noto per le ricerche sui pesi atomici, condotte con un livello di precisione particolarmente elevato per gli strumenti disponibili nel XIX secolo. Il suo lavoro contribuisce alla discussione sulla struttura quantitativa della materia e alla progressiva definizione di valori atomici più accurati.

Questa formazione assume però un significato particolare quando Stas viene chiamato a operare in un contesto giudiziario, perché l’abitudine a separare, purificare, misurare e verificare le sostanze diventa lo strumento attraverso il quale affronta un problema che la tossicologia non è ancora riuscita a risolvere in maniera soddisfacente.

Il suo ruolo nella storia forense nasce quindi dall’incontro tra chimica analitica e medicina legale. Stas non costruisce la propria carriera principalmente come tossicologo giudiziario, ma applica a un’indagine criminale una concezione della chimica nella quale l’identificazione deve essere preceduta dalla separazione del composto e dalla progressiva eliminazione delle sostanze interferenti, introducendo un principio destinato a diventare uno dei fondamenti dell’analisi tossicologica successiva.

Gustave Fougnies e un veleno difficile da trovare

Nel novembre del 1850 Gustave Fougnies muore nel castello di Bitremont, in Belgio, appartenente al cognato Hippolyte Visart de Bocarmé e alla sorella Lydie. Le circostanze della morte sollevano rapidamente sospetti e l’indagine concentra l’attenzione sulla possibilità che Fougnies sia stato avvelenato.

Il movente viene ricostruito intorno a interessi economici e successori. Fougnies dispone di un patrimonio dal quale la sorella può trarre beneficio, mentre la situazione finanziaria dei Bocarmé rende la sua morte particolarmente rilevante. La successiva ricostruzione investigativa porta a sospettare che Hippolyte de Bocarmé abbia preparato una sostanza tossica ricavandola dal tabacco e che il composto al centro dell’indagine sia la nicotina.

La scelta rappresenta una difficoltà considerevole per la scienza forense dell’epoca, perché la nicotina è un alcaloide vegetale estremamente attivo e, diversamente dall’arsenico, non appartiene alla categoria dei veleni minerali per i quali stanno emergendo tecniche analitiche relativamente consolidate. Una volta introdotta nel corpo, deve essere separata da una massa complessa di materiale biologico.

Il sospetto investigativo, da solo, non è sufficiente. Tracce e circostanze possono indicare l’utilizzo del tabacco e la preparazione di un estratto, ma il procedimento giudiziario richiede la dimostrazione che una sostanza tossica compatibile con quella ricostruzione sia realmente presente nel corpo della vittima.

Quando Stas riceve l’incarico di eseguire l’analisi, la difficoltà che affronta è quindi radicalmente diversa da quella che Marsh incontra con l’arsenico. Non si tratta soltanto di aumentare la sensibilità di una reazione capace di indicare la presenza del veleno, perché prima ancora di arrivare all’identificazione Stas deve trovare un modo per estrarre la nicotina dagli organi e separarla dai componenti naturali dei tessuti.

Separare il veleno dal corpo

Il principio sviluppato da Stas parte da una considerazione fondamentale: se il materiale biologico impedisce l’identificazione del veleno, deve essere progressivamente eliminato senza distruggere la sostanza ricercata.

I tessuti vengono quindi sottoposti a un trattamento destinato a separare le componenti proteiche e a trasferire il composto tossico in una fase dalla quale possa essere successivamente recuperato. Stas utilizza alcol per trattare il materiale organico e procede alla deproteinizzazione dei tessuti, mentre la nicotina viene poi estratta attraverso l’impiego di solventi, tra cui l’etere.

Il procedimento sfrutta le proprietà chimiche degli alcaloidi e la possibilità di modificarne il comportamento attraverso variazioni dell’ambiente acido o basico. Un alcaloide può presentarsi sotto forma di sale solubile in determinate condizioni e tornare alla forma libera quando le condizioni chimiche cambiano, una proprietà che consente di trasferire selettivamente la sostanza tra differenti fasi e di separarla progressivamente dalle impurità.

Il significato del procedimento supera immediatamente la nicotina, perché Stas dimostra che un veleno organico può essere recuperato da una matrice biologica complessa attraverso una sequenza razionale di trattamenti chimici. Il corpo non viene quindi sottoposto semplicemente a un test capace di produrre una reazione positiva, ma viene trattato come una matrice analitica dalla quale il composto di interesse deve essere estratto.

Si tratta di un cambiamento metodologico fondamentale che conserva una continuità concettuale con la tossicologia moderna, nella quale l’estrazione e la preparazione del campione costituiscono ancora una parte essenziale dell’analisi. Prima che uno strumento possa identificare una sostanza, il campione deve spesso essere sottoposto a procedure capaci di separare l’analita dalle componenti biologiche che potrebbero interferire con la misurazione. Con Stas questo problema trova per la prima volta una soluzione sistematica particolarmente efficace nell’ambito della ricerca dei veleni organici.

La nicotina negli organi di Fougnies

Applicando il procedimento ai materiali provenienti dal corpo di Gustave Fougnies, Stas riesce a isolare la sostanza tossica. La ricerca non rimane confinata al contenuto del tratto gastrointestinale, perché la nicotina viene individuata nei materiali organici della vittima, fornendo un elemento capace di collegare il veleno direttamente al corpo e assumendo per questo un significato forense considerevole.

Individuare una sostanza in un alimento, in un recipiente o nell’ambiente nel quale avviene una morte può dimostrare che il veleno è disponibile o che viene manipolato, mentre individuarlo negli organi della vittima introduce un rapporto molto più diretto tra sostanza e organismo. La tossicologia compie così un passaggio già anticipato dalle ricerche sull’assorbimento dei veleni, nel quale il corpo diventa un archivio chimico dell’esposizione.

Il concetto non implica che ogni sostanza possa essere recuperata indefinitamente né che la sua semplice presenza dimostri automaticamente la causa della morte. La distribuzione, il metabolismo, l’eliminazione e la degradazione dei composti pongono problemi che la scienza ottocentesca comprende ancora soltanto parzialmente, ma la possibilità di estrarre un alcaloide dai tessuti modifica radicalmente le prospettive dell’indagine.

La dimostrazione di Stas assume inoltre un valore particolare perché riguarda una sostanza organica che fino a quel momento viene considerata estremamente difficile da isolare dal materiale cadaverico. Il confine analitico della tossicologia si sposta e non sono più soltanto alcuni metalli e composti minerali a poter lasciare una traccia chimicamente recuperabile, perché anche i veleni vegetali entrano progressivamente nel campo della prova scientifica.

Il processo Bocarmé e il laboratorio davanti alla corte

Il procedimento contro Hippolyte Visart de Bocarmé porta il metodo di Stas direttamente all’interno del processo penale. La questione centrale non riguarda soltanto la possibilità che la nicotina possa uccidere, ma la capacità dell’analisi di dimostrare che quella sostanza sia presente nel corpo di Fougnies, rendendo necessario che la ricostruzione scientifica venga esposta, discussa e sottoposta alla contestazione della difesa.

La novità del procedimento rende il confronto particolarmente significativo. L’idea stessa di poter isolare un veleno organico dai tessuti non dispone ancora della lunga storia sperimentale che accompagna altre analisi e Stas deve spiegare il processo attraverso il quale elimina progressivamente il materiale interferente e recupera la sostanza tossica.

Il laboratorio diventa così parte integrante della ricostruzione dell’omicidio, perché la prova non nasce da un singolo segno anatomico né da una testimonianza isolata, ma deriva da una sequenza di operazioni chimiche che parte dagli organi della vittima e termina con l’identificazione del composto.

Bocarmé viene riconosciuto colpevole dell’omicidio di Gustave Fougnies e viene successivamente giustiziato. L’esito giudiziario rende il caso uno dei passaggi più noti della storia della tossicologia forense, ma la sua importanza metodologica non dipende dalla condanna, quanto dalla dimostrazione che una sostanza organica può essere separata da tessuti biologici complessi in quantità sufficiente per essere sottoposta a identificazione.

Il procedimento stabilisce in questo modo una possibilità analitica che può essere applicata ben oltre il caso specifico.

Orfila e il limite che Stas riesce a superare

Il lavoro di Stas acquista un significato ancora maggiore se collocato rispetto alla generazione precedente della tossicologia. Mathieu Orfila contribuisce in maniera decisiva alla trasformazione dello studio dei veleni in disciplina sperimentale e medico-legale, ma la ricerca dei composti organici nei tessuti rimane uno dei problemi più difficili del suo tempo.

Pochi anni prima del caso Fougnies, Orfila esprime forti dubbi sulla possibilità di isolare in maniera affidabile alcuni veleni organici dal materiale degli organi. Il problema non deriva dall’ignoranza delle proprietà tossiche degli alcaloidi, ma dalla difficoltà di separarli dalla complessità chimica del corpo, ed è precisamente su questo limite che interviene Stas.

La relazione tra i due scienziati non deve essere interpretata come una semplice sostituzione di un metodo errato con uno corretto. Orfila contribuisce a costruire il quadro nel quale la dimostrazione chimica del veleno diventa centrale, mentre Stas amplia le possibilità di quella dimostrazione sviluppando una procedura capace di affrontare sostanze che i metodi precedenti non riescono a recuperare efficacemente.

La progressione mostra il modo in cui si sviluppa una disciplina scientifica, perché ogni nuova tecnica modifica il confine tra ciò che può essere sospettato e ciò che può essere dimostrato, introducendo contemporaneamente problemi nuovi che richiedono ulteriori perfezionamenti.

Dopo Orfila la tossicologia possiede un impianto metodologico, dopo Marsh dispone di uno strumento estremamente sensibile per l’arsenico e con Stas acquisisce un procedimento capace di estendere sistematicamente la ricerca ai veleni organici, ampliando progressivamente il proprio campo analitico.

Dalla nicotina agli altri alcaloidi

La portata del metodo di Stas diventa evidente quando il procedimento viene applicato non soltanto alla nicotina, ma alla più ampia classe degli alcaloidi.

Gli alcaloidi costituiscono un gruppo estremamente eterogeneo di composti organici azotati, molti dei quali possiedono effetti fisiologici molto potenti. Nel XIX secolo sostanze come morfina, stricnina, atropina e nicotina assumono una particolare rilevanza medico-legale proprio perché possono produrre intossicazioni gravi e perché la loro identificazione nei materiali biologici presenta difficoltà notevoli.

Il procedimento di Stas fornisce una strategia generale per affrontare il problema. Il campione biologico viene trattato in modo da eliminare una parte consistente delle componenti interferenti, il composto viene trasferito tra soluzioni differenti sfruttando le proprie caratteristiche acido-base e solventi appropriati consentono quindi di separarlo ulteriormente.

Non tutti gli alcaloidi reagiscono nello stesso modo e il metodo non rappresenta una soluzione universale capace di identificare automaticamente qualsiasi veleno, poiché la sua importanza consiste piuttosto nell’introduzione di una procedura generale di isolamento nella quale l’identificazione costituisce una fase successiva.

Questa distinzione rappresenta uno dei passaggi più importanti nella costruzione della tossicologia analitica. Il campione biologico contiene una quantità enorme di sostanze, mentre il composto ricercato può rappresentarne una frazione minima e, prima di chiedere quale sostanza sia presente, il laboratorio deve riuscire a estrarre dal campione la porzione nella quale quella sostanza può essere cercata efficacemente.

Stas trasforma quindi l’estrazione in una fase autonoma dell’analisi, separandola concettualmente dal successivo processo di identificazione.

Friedrich Julius Otto e il perfezionamento del procedimento

Il metodo sviluppato da Stas viene successivamente modificato e perfezionato dal chimico tedesco Friedrich Julius Otto. Dall’integrazione dei due contributi nasce quello che diventa noto come metodo Stas-Otto, destinato ad assumere una posizione centrale nella tossicologia analitica tra XIX e XX secolo.

Otto amplia e sistematizza le possibilità di separazione dei veleni organici attraverso l’impiego controllato di solventi e variazioni del pH. Il principio permette di suddividere le sostanze in frazioni differenti in base alle loro proprietà chimiche e di sottoporle successivamente a test specifici.

L’importanza del metodo consiste anche nel cambiamento della logica dell’analisi, perché il tossicologo non deve necessariamente conoscere in anticipo con assoluta certezza quale sostanza stia cercando. Attraverso una sequenza organizzata di estrazioni può separare gruppi di composti e restringere progressivamente il campo delle possibilità, sviluppando una forma di analisi sistematica dei veleni organici.

La distinzione tra Stas e Otto rimane importante. Stas costruisce il procedimento originario nel contesto dell’indagine sulla morte di Fougnies e dimostra la possibilità di recuperare la nicotina dagli organi, mentre Otto interviene successivamente sulla metodologia, contribuendo a trasformarla in uno strumento più generale per l’analisi tossicologica. La denominazione Stas-Otto conserva quindi la continuità storica e metodologica tra i due contributi senza sovrapporli.

Il procedimento viene ulteriormente modificato nel corso dei decenni successivi, mentre altri chimici sviluppano reagenti e strategie di separazione destinate a riconoscere specifici gruppi di sostanze. La tossicologia forense comincia così a costruire un sistema analitico nel quale estrazione, separazione e identificazione diventano fasi distinte ma strettamente collegate.

Il problema delle sostanze prodotte dalla decomposizione

L’estensione dell’analisi ai veleni organici introduce però un problema che diventa particolarmente evidente nella seconda metà del XIX secolo, perché un cadavere non rimane chimicamente immutato dopo la morte e i processi di decomposizione producono numerosi composti, alcuni dei quali possono interferire con le tecniche utilizzate per identificare gli alcaloidi.

Nel 1874 Francesco Selmi descrive sostanze basiche prodotte durante la putrefazione che presentano alcune caratteristiche simili a quelle degli alcaloidi vegetali, indicando questi composti come ptomaine.

La scoperta introduce una nuova difficoltà interpretativa: se il metodo di estrazione recupera una sostanza con proprietà alcaloidee, il tossicologo deve stabilire se si tratti realmente di un veleno introdotto nell’organismo oppure di un prodotto generato dai processi cadaverici. L’aumento della capacità analitica determina quindi, ancora una volta, un aumento della complessità interpretativa.

Il problema è analogo, sul piano metodologico, a quello che emerge con l’elevata sensibilità del test di Marsh. Nel caso dell’arsenico il rischio riguarda soprattutto contaminazioni e impurità capaci di generare risultati fuorvianti, mentre nel caso degli alcaloidi il materiale biologico stesso può produrre composti interferenti.

L’isolamento non può quindi rappresentare l’ultima fase dell’analisi, perché una sostanza separata dal campione deve essere successivamente caratterizzata attraverso proprietà chimiche e, quando possibile, fisiologiche sufficientemente specifiche. La storia successiva della tossicologia consiste in larga misura nello sviluppo di strumenti capaci di aumentare proprio questa specificità.

Dall’estrazione chimica alla preparazione moderna del campione

Le tecniche utilizzate oggi nei laboratori di tossicologia forense sono profondamente diverse da quelle disponibili a Stas. Cromatografia liquida e gassosa, spettrometria di massa e altre tecniche strumentali consentono di separare, identificare e quantificare sostanze con livelli di sensibilità e specificità che l’Ottocento non può raggiungere.

Il principio introdotto dal lavoro di Stas rimane tuttavia riconoscibile nella preparazione moderna del campione, perché sangue, urine, tessuti e altri materiali biologici non vengono normalmente introdotti senza trattamento in uno strumento analitico. Proteine, lipidi, sali e numerose altre componenti possono interferire con la misurazione, ridurre l’efficienza dell’analisi o danneggiare la strumentazione, rendendo necessaria una preparazione del campione attraverso procedure appropriate.

Precipitazione delle proteine, estrazione liquido-liquido ed estrazione in fase solida rappresentano alcune delle strategie attraverso le quali il laboratorio contemporaneo separa i composti di interesse dalla matrice biologica.

Naturalmente non esiste una linea tecnica diretta che permetta di considerare queste procedure semplicemente versioni moderne del metodo di Stas. Cambiano strumenti, solventi, conoscenze chimiche, criteri di validazione e obiettivi quantitativi, mentre rimane la stessa esigenza fondamentale: prima di identificare una sostanza presente in una matrice complessa, è spesso necessario isolarla o ridurre le interferenze che la circondano.

La preparazione del campione non costituisce quindi un passaggio secondario rispetto all’analisi strumentale, ma partecipa direttamente alla qualità e all’affidabilità del risultato.

Estrarre non significa ancora identificare

Il caso Fougnies rende evidente anche una distinzione che rimane essenziale nella tossicologia contemporanea, perché recuperare una sostanza dal corpo non equivale automaticamente a identificarla in maniera definitiva e identificarla non equivale necessariamente a dimostrare che abbia causato la morte.

Il procedimento analitico contiene diversi livelli strettamente collegati ma concettualmente distinti. Il primo consiste nel dimostrare che dal materiale biologico può essere separato un composto con determinate proprietà; il secondo richiede di stabilire l’identità della sostanza; il terzo riguarda l’interpretazione tossicologica, nella quale devono essere considerate quantità, distribuzione, effetti e compatibilità con le circostanze della morte.

Nel XIX secolo questi livelli sono ancora in fase di costruzione e le possibilità quantitative rimangono limitate. La chimica può riuscire a isolare un composto senza disporre degli strumenti moderni necessari a stabilirne concentrazione e distribuzione con la precisione richiesta oggi.

Il contributo di Stas deve quindi essere collocato esattamente nel proprio contesto storico. Non introduce la tossicologia moderna nella sua forma completa e non rende improvvisamente identificabili tutti i veleni organici, ma risolve un ostacolo fondamentale dimostrando che il materiale biologico non costituisce una barriera insuperabile alla ricerca degli alcaloidi.

Da questo momento diventa possibile affrontare metodologicamente il problema attraverso il perfezionamento dei solventi, la modifica delle condizioni di estrazione, lo sviluppo di nuovi reagenti, il confronto tra frazioni differenti e la costruzione di tecniche più specifiche. Il limite non è più rappresentato dall’impossibilità generale di recuperare il veleno organico dal corpo, ma dalla capacità di migliorare progressivamente le procedure attraverso le quali viene separato e identificato.

Il corpo come matrice chimica dell’indagine

Il significato storico del lavoro di Jean Servais Stas emerge soprattutto dal cambiamento di prospettiva che introduce nella ricerca tossicologica. Il corpo non viene considerato soltanto come sede degli effetti prodotti dal veleno, ma come una matrice chimica complessa dalla quale la sostanza responsabile può essere recuperata attraverso un procedimento analitico.

Questa trasformazione completa uno dei passaggi iniziati con la tossicologia sperimentale di Orfila, attraverso la quale la medicina legale impara progressivamente a cercare nei tessuti non soltanto lesioni e modificazioni anatomiche, ma anche tracce molecolari dell’esposizione; con Stas questa possibilità si estende ai veleni organici.

Il caso Fougnies fornisce il problema concreto che rende necessario sviluppare il procedimento. La nicotina deve essere separata da organi costituiti da sostanze chimicamente complesse e la soluzione passa attraverso deproteinizzazione, estrazione e sfruttamento delle proprietà dell’alcaloide. Il successivo perfezionamento di Otto trasforma quella strategia nel metodo Stas-Otto e amplia ulteriormente il campo della tossicologia analitica.

La distanza rispetto ai laboratori contemporanei rimane enorme, ma la struttura logica dell’analisi diventa riconoscibile, perché esiste una matrice biologica complessa, esiste una sostanza di interesse presente al suo interno ed esiste la necessità di separare le due prima di procedere all’identificazione e all’interpretazione.

È all’interno di questo passaggio che Stas occupa una posizione fondamentale nella storia della tossicologia forense. Se Orfila contribuisce a definire la disciplina e Marsh rende l’arsenico rilevabile in quantità minime, Stas affronta un ostacolo differente e altrettanto decisivo, dimostrando che anche un veleno organico può essere estratto dal corpo e trasformato in una prova chimicamente analizzabile.

La tossicologia forense amplia così il proprio oggetto e non cerca più soltanto ciò che resiste nel corpo come elemento minerale, ma sviluppa procedure capaci di recuperare sostanze immerse nella stessa complessità organica dei tessuti che devono essere esaminati, ponendo le basi metodologiche di un processo nel quale estrazione, separazione, identificazione e interpretazione diventano momenti distinti di una stessa analisi.