Ballistic Gelatin Biodegradation Analysis

Abstract

A gelatina balística é amplamente reconhecida como o simulante de tecidos moles de referência na investigação balística de âmbito forense, biomédico e de defesa. No entanto, a elevada variabilidade nos procedimentos de preparação, calibração, armazenamento e divulgação tem levantado preocupações relevantes quanto à comparabilidade metodológica, reprodutibilidade e validade científica dos estudos. Esta dissertação aborda estas limitações através de uma abordagem dupla, combinando uma revisão sistemática da literatura com um estudo experimental focado na estabilidade e preservação da gelatina balística. A revisão sistemática, conduzida de acordo com as diretrizes PRISMA 2020, analisou estudos experimentais publicados entre 2004 e 2025 que utilizaram gelatina balística ou simulantes alternativos de tecidos moles. Os resultados evidenciaram uma marcada heterogeneidade na formulação da gelatina, força Bloom, concentração, geometria dos moldes, controlo da temperatura, condições de acondicionamento e procedimentos de calibração. Estas inconsistências afetam significativamente os parâmetros de desempenho balístico, incluindo a profundidade de penetração, o yaw do projétil e a formação da cavidade temporária. Embora os simulantes sintéticos apresentem vantagens práticas, frequentemente não conseguem reproduzir propriedades biomecânicas essenciais dos tecidos reais e carecem, muitas vezes, de métodos de calibração fiáveis, limitando a sua aplicabilidade em contexto forense e médico-legal. O estudo experimental investigou o impacto das condições de armazenamento, da preservação química e das práticas de manuseamento na integridade estrutural e na contaminação microbiana da gelatina balística a 10% do tipo A. Os resultados demonstraram que a gelatina não tratada sofre uma biodegradação rápida, particularmente à temperatura ambiente, enquanto a adição de ácido propiónico, combinada com armazenamento refrigerado a 4 °C, preserva eficazmente a estabilidade estrutural por, pelo menos, dois meses, sem comprometer os critérios de calibração balística. A análise microbiológica identificou a contaminação por bactérias proteolíticas como um fator determinante na degradação da gelatina, não tendo a desinfeção dos projéteis revelado efeito significativo nos resultados de preservação. Em síntese, esta dissertação reforça o estatuto da gelatina balística, quando corretamente formulada e calibrada, como o simulante de tecidos moles mais fiável para ensaios balísticos, destacando, simultaneamente, a importância crítica da padronização dos protocolos de preparação, calibração e preservação. Os resultados sustentam a implementação de estratégias de conservação validadas e sublinham a necessidade de normas internacionais que promovam uma maior reprodutibilidade e robustez científica na investigação balística.

Ballistic gelatin is widely recognized as the reference soft-tissue simulant in forensic, biomedical, and defense-related ballistic research. Nevertheless, substantial variability in preparation, calibration, storage, and reporting practices has raised concerns regarding methodological comparability, reproducibility, and scientific validity. This dissertation addresses these limitations through a twofold approach, combining a systematic review of the literature with an experimental study focused on gelatin stability and preservation. The systematic review, conducted in accordance with PRISMA-2020 guidelines, analyzed experimental studies published between 2004 and 2025 that employed ballistic gelatin or alternative soft-tissue simulants. The findings revealed marked heterogeneity in gelatin formulation, bloom strength, concentration, mold geometry, temperature control, ageing conditions, and calibration procedures. Such inconsistencies significantly affect ballistic performance parameters, including penetration depth, projectile yaw, and temporary cavity formation. Although synthetic simulants offer practical advantages, they frequently fail to replicate key biomechanical properties of real tissue and often lack reliable calibration methods, limiting their forensic and medicolegal applicability. The experimental study investigated the impact of storage conditions, chemical preservation, and handling practices on the structural integrity and microbial contamination of 10% type A ballistic gelatin. The results demonstrated that untreated gelatin undergoes rapid biodegradation, particularly at room temperature, whereas the incorporation of propionic acid combined with refrigerated storage at 4 ºC effectively preserves structural stability for at least two months without compromising ballistic calibration standards. Microbial analysis identified proteolytic bacterial contamination as a primary factor in gelatin degradation, while projectile disinfection showed no significant effect on preservation outcomes. Overall, this dissertation reinforces the status of properly formulated and calibrated ballistic gelatin as the most reliable soft-tissue simulant for ballistic testing, while highlighting the critical importance of standardized preparation, calibration, and preservation protocols. The findings support the implementation of validated conservation strategies and emphasize the need for international standards to improve reproducibility and robustness in ballistic research.