Introducción
El propósito de esta revisión es resumir la literatura hasta la fecha relacionada con la pirólisis y la ingestión de vapor calentado de metanfetamina y los procesos de degradación térmica que la acompañan. La metanfetamina es una droga de abuso comúnmente fumable. Fumar una droga generalmente proporciona un rápido inicio de acción, comparable en lo que respecta a la metanfetamina a la administración intravenosa.
En la mayoría de los casos, la descomposición térmica comienza con la escisión del enlace más débil (a menudo C-N) para generar radicales libres que luego forman los productos estéricamente favorecidos más estables. El proceso de calentamiento suele generar productos de descomposición térmica, así como metabolitos. La toxicidad aguda y crónica de estos subproductos no se conoce bien, si es que se conoce.
La inhalación de vapores como modo de ingestión lleva los compuestos a los pulmones a través de la boca y la nariz. Aunque las membranas mucosas de la boca y la nariz están diseñadas para filtrar las partículas, los compuestos hidrosolubles pueden quedar atrapados en estas superficies. Una vez en los pulmones, las moléculas pasan al torrente sanguíneo a una velocidad que depende del compuesto. Los factores que influyen en el grado de absorción incluyen la distancia que recorren las sustancias inhaladas hasta los pulmones, la solubilidad intrínseca en la sangre y la velocidad del flujo sanguíneo a través de los pulmones. Una vez en el torrente sanguíneo, los compuestos se distribuyen a los tejidos sin el metabolismo de primer orden que se produce con los fármacos absorbidos en el tracto gastrointestinal. Como resultado, la dosis efectiva de un determinado fármaco ingerido al fumar puede ser mucho mayor que la misma cantidad de fármaco ingerida por vía oral. Además, los efectos farmacológicos pueden ocurrir casi instantáneamente con una droga fumada. La rápida e intensa aparición de los efectos farmacológicos es la fuerza motivadora para fumar o inyectarse una determinada sustancia, a diferencia de la ingestión oral.
En la mayoría de los casos, la descomposición térmica comienza con la escisión del enlace más débil (a menudo C-N) para generar radicales libres que luego forman los productos estéricamente favorecidos más estables. El proceso de calentamiento suele generar productos de descomposición térmica, así como metabolitos. La toxicidad aguda y crónica de estos subproductos no se conoce bien, si es que se conoce.
La inhalación de vapores como modo de ingestión lleva los compuestos a los pulmones a través de la boca y la nariz. Aunque las membranas mucosas de la boca y la nariz están diseñadas para filtrar las partículas, los compuestos hidrosolubles pueden quedar atrapados en estas superficies. Una vez en los pulmones, las moléculas pasan al torrente sanguíneo a una velocidad que depende del compuesto. Los factores que influyen en el grado de absorción incluyen la distancia que recorren las sustancias inhaladas hasta los pulmones, la solubilidad intrínseca en la sangre y la velocidad del flujo sanguíneo a través de los pulmones. Una vez en el torrente sanguíneo, los compuestos se distribuyen a los tejidos sin el metabolismo de primer orden que se produce con los fármacos absorbidos en el tracto gastrointestinal. Como resultado, la dosis efectiva de un determinado fármaco ingerido al fumar puede ser mucho mayor que la misma cantidad de fármaco ingerida por vía oral. Además, los efectos farmacológicos pueden ocurrir casi instantáneamente con una droga fumada. La rápida e intensa aparición de los efectos farmacológicos es la fuerza motivadora para fumar o inyectarse una determinada sustancia, a diferencia de la ingestión oral.
El proceso de calentamiento
Uno de los retos asociados a la identificación de los productos de descomposición térmica de las drogas de abuso fumadas es la determinación de intervalos de temperatura realistas y representativos del proceso, tanto desde el punto de vista del usuario como desde el punto de vista analítico. No existe un único método de "fumar", sino más bien una serie de condiciones que van desde el calentamiento leve a moderado con parafernalia hasta el calentamiento más agresivo que se produce en un sistema similar al de los cigarrillos. En el caso más sencillo, el calentamiento volatiliza la droga para que llegue al torrente sanguíneo a través de los pulmones. Son posibles otros procesos, como la volatilización de otros componentes y contaminantes; la volatilización seguida de degradación térmica; o la degradación térmica en una superficie seguida de volatilización (Figura 1).
Figura 1. Cuadro superior: Vías por las que un fármaco o sal de fármaco puede alcanzar la fase gaseosa. El genérico B representa un fármaco básico en la forma no protonada (base libre); TD se refiere a los productos de descomposición térmica.
La metanfetamina es básica y contiene un grupo amina. El sólido puede estar en la forma de base libre (B), en la forma de sal (típicamente, pero no exclusivamente, la sal de clorhidrato) o en la forma protonada (BH+). La vaporización, condición previa para la fumigación tal y como se define en esta revisión, puede implicar más que un cambio de fase (Figura 1, ruta 1), cuyo grado dependerá del modo de calentamiento, la temperatura, la matriz y el fármaco en cuestión. Primero puede producirse la degradación térmica de la sal a la forma de base libre, seguida de la posterior vaporización (Figura 1, ruta 2). En condiciones de calentamiento diferentes, la base o la sal pueden sufrir una degradación térmica antes de la vaporización (Figura 1, Vías 3 y 4), donde puede tener lugar una degradación adicional.
Las drogas pueden ingerirse por vía inhalatoria en contextos terapéuticos y recreativos. Los agentes terapéuticos pueden administrarse por inhalación, pero estos modos no implican un calentamiento agresivo, sino que el objetivo es generar un aerosol inhalable. El único uso terapéutico significativo de las sustancias vaporizadas es en anestesia, donde los agentes suelen estar en fase vapor a temperatura ambiente. Los cigarrillos electrónicos son cada vez más populares como medio de administración de nicotina. Estos dispositivos calientan suavemente soluciones de dioles, aromatizantes y nicotina para generar un aerosol inhalable. El calor se suministra a través de una batería con temperaturas comprendidas entre 40 y 65 °C. A estas temperaturas, se produce una degradación térmica. A estas temperaturas, se espera que la degradación térmica sea mínima. En el momento de redactar este documento, no se ha localizado ningún informe publicado que hable específicamente de la ingestión de drogas de abuso a través de cigarrillos electrónicos.
Como se muestra en la Figura 2a, las zonas reactivas son la zona de combustión (reacciones exotérmicas) y la zona de pirólisis, donde dominan las reacciones endotérmicas. La combustión activa se produce en la punta y se acentúa cuando el usuario "da una calada" al cigarrillo y aspira aire a través de la región. Durante la calada, la temperatura aumenta rápidamente y puede aproximarse a los 950 °C. El oxígeno se agota en el aire a medida que fluye a través de la región de combustión hacia la región pirolítica.
Las drogas pueden ingerirse por vía inhalatoria en contextos terapéuticos y recreativos. Los agentes terapéuticos pueden administrarse por inhalación, pero estos modos no implican un calentamiento agresivo, sino que el objetivo es generar un aerosol inhalable. El único uso terapéutico significativo de las sustancias vaporizadas es en anestesia, donde los agentes suelen estar en fase vapor a temperatura ambiente. Los cigarrillos electrónicos son cada vez más populares como medio de administración de nicotina. Estos dispositivos calientan suavemente soluciones de dioles, aromatizantes y nicotina para generar un aerosol inhalable. El calor se suministra a través de una batería con temperaturas comprendidas entre 40 y 65 °C. A estas temperaturas, se produce una degradación térmica. A estas temperaturas, se espera que la degradación térmica sea mínima. En el momento de redactar este documento, no se ha localizado ningún informe publicado que hable específicamente de la ingestión de drogas de abuso a través de cigarrillos electrónicos.
Como se muestra en la Figura 2a, las zonas reactivas son la zona de combustión (reacciones exotérmicas) y la zona de pirólisis, donde dominan las reacciones endotérmicas. La combustión activa se produce en la punta y se acentúa cuando el usuario "da una calada" al cigarrillo y aspira aire a través de la región. Durante la calada, la temperatura aumenta rápidamente y puede aproximarse a los 950 °C. El oxígeno se agota en el aire a medida que fluye a través de la región de combustión hacia la región pirolítica.
Figura 2. Cuadro superior: Zonas calentadas y flujo de aire en un cigarrillo. Parte inferior izquierda: Zonas calentadas y flujo de aire en un dispositivo de calentamiento improvisado. Inferior derecha: Proceso de calentamiento al aire libre como en "persiguiendo al dragón".
Las reacciones químicas aquí están dominadas por la descomposición reductora. La condensación y la filtración de partículas se producen como productos cercanos a la boca. En un artículo de 2004 se analizaban experimentos para determinar hasta qué punto los compuestos volatilizados se degradaban térmicamente al fumar cigarrillos. Utilizando una entrada de pirólisis analítica a un GC-MS, los autores descubrieron que para la mayoría de los compuestos, la mayor parte del compuesto original se transfiere al fumador. Este estudio demostró que el grado de transferencia intacta dependía del peso de la fórmula y de la volatilidad (cuanto menor es el peso molecular, mayor es la transferencia intacta) y, en menor medida, de los grupos funcionales y de la matriz. Los autores compararon los resultados de la pirólisis analítica con el tabaquismo utilizando compuestos radiomarcados y, en el caso de los compuestos relativamente volátiles (<~300Da), informaron de que la pirólisis analítica era un buen modelo para el tabaquismo. Señalaron una advertencia: esta metodología sobrestimaba el grado de pirólisis de los compuestos más grandes y menos volátiles. Esta limitación no es crítica en el contexto de las drogas de abuso, la mayoría de las cuales tienen pesos moleculares inferiores a 400Da.
Fumar cigarrillos no imita el proceso típico utilizado para ingerir drogas como la cocaína, la metanfetamina, la anfetamina, la heroína y el fentanilo. En estos casos (Figuras 2b y 2c), las drogas se colocan sobre una superficie o en una pipa improvisada, como una bombilla, y se calientan con un mechero. El vapor se introduce en los pulmones con una pajita o un dispositivo similar. Dependiendo del diseño del dispositivo, el usuario puede aspirar aire sobre el material calentado o, en el caso de las pipas, a través del material. No existe una zona de combustión comparable a la de los cigarrillos. En consecuencia, muchas modalidades de fumar se describen mejor como calentamiento al aire libre en condiciones oxidativas. En el método conocido como "perseguir al dragón", la sustancia se coloca sobre una superficie como papel de aluminio y se calienta con un mechero. El papel de aluminio alcanza temperaturas elevadas de hasta 600 °C en pocos segundos, aunque la absorción de calor por la matriz (determinada por las capacidades caloríficas) puede limitar la temperatura del sólido a ~400 °C.
Fumar cigarrillos no imita el proceso típico utilizado para ingerir drogas como la cocaína, la metanfetamina, la anfetamina, la heroína y el fentanilo. En estos casos (Figuras 2b y 2c), las drogas se colocan sobre una superficie o en una pipa improvisada, como una bombilla, y se calientan con un mechero. El vapor se introduce en los pulmones con una pajita o un dispositivo similar. Dependiendo del diseño del dispositivo, el usuario puede aspirar aire sobre el material calentado o, en el caso de las pipas, a través del material. No existe una zona de combustión comparable a la de los cigarrillos. En consecuencia, muchas modalidades de fumar se describen mejor como calentamiento al aire libre en condiciones oxidativas. En el método conocido como "perseguir al dragón", la sustancia se coloca sobre una superficie como papel de aluminio y se calienta con un mechero. El papel de aluminio alcanza temperaturas elevadas de hasta 600 °C en pocos segundos, aunque la absorción de calor por la matriz (determinada por las capacidades caloríficas) puede limitar la temperatura del sólido a ~400 °C.
Terminología y mecanismo
El término más utilizado para describir el proceso de ahumado en el contexto de las drogas de abuso es pirólisis. La pirólisis es un tipo de reacción de degradación térmica en fase gaseosa que puede producirse en condiciones aeróbicas o anaeróbicas. Estrictamente definida, la pirólisis no es combustión, pero la pirólisis puede conducir al inicio de la combustión. El intervalo de temperatura al que se produce la pirólisis depende del material en descomposición. En esta revisión, la pirólisis se utilizará genéricamente para describir la ruptura de enlaces dando lugar a radicales libres que generan, directa o indirectamente, moléculas de producto. En la mayoría de los casos, la ruptura inicial se basa en la fuerza del enlace y los compuestos formados pueden predecirse en función de la estabilidad relativa de los productos y de los posibles productos de reordenación. Las reacciones de pirólisis (por orden de frecuencia) incluyen eliminaciones, reordenamientos, oxidaciones, reducciones, sustituciones y adiciones. Cabe señalar que la pirólisis en fase gaseosa se ha estudiado ampliamente en ámbitos como la combustión, la quema de biomasa, los polímeros y la energía/combustibles, pero no existen herramientas ni aplicaciones que permitan predecir rápidamente in silico qué productos pirolíticos pueden formarse a partir de una molécula pequeña dada en unas condiciones determinadas. De los tipos de reacción señalados, la eliminación pirolítica es la más comúnmente observada y puede clasificarse como eliminaciones α, eliminaciones β, eliminaciones 1,3, etc., dependiendo de qué átomos están implicados en la escisión inicial del enlace y qué átomos se eliminan. Muchas de estas reacciones de eliminación siguen un mecanismo Ei, un proceso de eliminación intramolecular (i). El estado de transición es cíclico, y cualquier doble enlace recién formado se dirige generalmente hacia el carbono menos sustituido (regla de Hoffmann). Si ya existe un doble enlace dentro de la molécula antes de la reacción, se favorecerá la formación de un sistema conjugado si es posible desde el punto de vista estérico.
Algunos trabajos han abordado la influencia del estado de protonación y la forma de sal ácida de los fármacos básicos evaluados para los productos pirolíticos. El anión cloruro (de una sal de HCl) puede actuar como nucleófilo y, como resultado, se han observado productos clorados como productos de pirólisis.
Algunos trabajos han abordado la influencia del estado de protonación y la forma de sal ácida de los fármacos básicos evaluados para los productos pirolíticos. El anión cloruro (de una sal de HCl) puede actuar como nucleófilo y, como resultado, se han observado productos clorados como productos de pirólisis.
Figura 3. Productos pirolíticos Productos pirolíticos de la metanfetamina notificados.
Existen siete productos de pirólisis principales: anfetamina (17, Figura 3), trans-fenilacetona (18, Figura 3), dimetilanfetamina (19, Figura 3), n-acetil, n-propionil, n-formil-metilanfetamina (20, Figura 3) y n-cianometilanfetamina (21, Figura 3). Un estudio de 1999 confirmó muchos de estos productos pirolíticos e identificó otros muchos, como la furfurilmetilanfetamina, el 2-propenilbenceno, la bencilmetilcetoxima, la 3,4-dihidro-2-naftaleona, la n-formilanfetamina, la n-acetilanfetamina y el bibencilo, aunque las identificaciones no se confirmaron con patrones de referencia.
Un artículo publicado en 2007 por Ely et al. utilizó una pirosonda analítica e identificó anfetamina, etilbenceno, 1-fenilpropeno (22, Figura 3), tolueno, estireno, efedrina, nor-efedrina y varios metabolitos como productos pirolíticos. Se evaluaron algunas mezclas (con cafeína, lidocaína y benzocaína) sin diferencias notables en los productos pirolíticos de la metanfetamina. También se informó de la presencia de bibencilo, pero la identificación no se confirmó con patrones de referencia.
Los últimos componentes enumerados no tienen un efecto significativo en el organismo del consumidor debido a sus cantidades extremadamente pequeñas. Por ejemplo, la sublimación de 1 g de metanfetamina no produce más de 0,00001 g de efedrina y norefedrina, que es 1000 veces inferior a la dosis mínima efectiva. Probablemente, durante la sublimación se forman otras sustancias, pero en cantidades tan insignificantes que no es posible identificarlas en esta fase de desarrollo de los métodos de control.
Un artículo publicado en 2007 por Ely et al. utilizó una pirosonda analítica e identificó anfetamina, etilbenceno, 1-fenilpropeno (22, Figura 3), tolueno, estireno, efedrina, nor-efedrina y varios metabolitos como productos pirolíticos. Se evaluaron algunas mezclas (con cafeína, lidocaína y benzocaína) sin diferencias notables en los productos pirolíticos de la metanfetamina. También se informó de la presencia de bibencilo, pero la identificación no se confirmó con patrones de referencia.
Los últimos componentes enumerados no tienen un efecto significativo en el organismo del consumidor debido a sus cantidades extremadamente pequeñas. Por ejemplo, la sublimación de 1 g de metanfetamina no produce más de 0,00001 g de efedrina y norefedrina, que es 1000 veces inferior a la dosis mínima efectiva. Probablemente, durante la sublimación se forman otras sustancias, pero en cantidades tan insignificantes que no es posible identificarlas en esta fase de desarrollo de los métodos de control.
Breve descripción de los productos de pirólisis
La anfetamina es un estimulante del sistema nervioso central que, al igual que la metanfetamina, se basa en un aumento de la liberación de catecolaminas (dopamina, norepinefrina y serotonina) desde las terminaciones presinápticas, lo que reduce la fatiga, induce un aumento de energía, reduce la necesidad de dormir y suprime el apetito.
La fenilacetona es una sustancia utilizada para la síntesis de anfetamina y metanfetamina, así como un metabolito inactivo de estos tensioactivos. En el cuerpo, sufre oxidación a ácido benzoico, conjugación con glicina para formar ácido hipúrico, que es excretado por los riñones. No tiene un efecto psicoactivo notable en el organismo con este método de uso.
La dimetilanfetamina es un estimulante del SNC menos potente que la anfetamina y la metanfetamina, con efectos similares. La N-formilmetanfetamina es una sustancia tóxica que irrita la piel y las mucosas, provoca trastornos metabólicos, tiende a acumularse en el organismo, provocando trastornos mentales, lesiones orgánicas del sistema nervioso central. Se reduce a metanfetamina en un medio ácido.
La N-formilmetanfetamina es una sustancia tóxica que irrita la piel y las membranas mucosas, provoca trastornos metabólicos, tiende a acumularse en el cuerpo, provocando trastornos mentales, lesiones orgánicas del sistema nervioso central.
El 1-pnilpropeno es cancerígeno y mutágeno; no se acumula en el organismo. Su inhalación frecuente provoca cáncer de pulmón.
La N-cianometilmetanfetamina es un veneno fuerte, tiene un efecto irritante local sobre la piel y las mucosas; en el organismo se metaboliza en cianuros, que inhiben la respiración celular. Se forma sólo cuando la metanfetamina se sublima junto con el tabaco (por ejemplo, al fumar un cigarrillo con metanfetamina).
La fenilacetona es una sustancia utilizada para la síntesis de anfetamina y metanfetamina, así como un metabolito inactivo de estos tensioactivos. En el cuerpo, sufre oxidación a ácido benzoico, conjugación con glicina para formar ácido hipúrico, que es excretado por los riñones. No tiene un efecto psicoactivo notable en el organismo con este método de uso.
La dimetilanfetamina es un estimulante del SNC menos potente que la anfetamina y la metanfetamina, con efectos similares. La N-formilmetanfetamina es una sustancia tóxica que irrita la piel y las mucosas, provoca trastornos metabólicos, tiende a acumularse en el organismo, provocando trastornos mentales, lesiones orgánicas del sistema nervioso central. Se reduce a metanfetamina en un medio ácido.
La N-formilmetanfetamina es una sustancia tóxica que irrita la piel y las membranas mucosas, provoca trastornos metabólicos, tiende a acumularse en el cuerpo, provocando trastornos mentales, lesiones orgánicas del sistema nervioso central.
El 1-pnilpropeno es cancerígeno y mutágeno; no se acumula en el organismo. Su inhalación frecuente provoca cáncer de pulmón.
La N-cianometilmetanfetamina es un veneno fuerte, tiene un efecto irritante local sobre la piel y las mucosas; en el organismo se metaboliza en cianuros, que inhiben la respiración celular. Se forma sólo cuando la metanfetamina se sublima junto con el tabaco (por ejemplo, al fumar un cigarrillo con metanfetamina).
Conclusiones.
1. No fumar metanfetamina con tabaco bajo ninguna circunstancia.
2. En caso de fumar metanfetamina pura, es aconsejable pasar los vapores por un líquido que contenga un ácido débil (zumo de limón, manzana o naranja, vino seco, etc.) antes de inhalarlos. Los gases se enfrían en agua y no dañan el sistema respiratorio. Si sigue estas recomendaciones, la inhalación de metanfetamina no es más peligrosa que el consumo intranasal u oral.
2. En caso de fumar metanfetamina pura, es aconsejable pasar los vapores por un líquido que contenga un ácido débil (zumo de limón, manzana o naranja, vino seco, etc.) antes de inhalarlos. Los gases se enfrían en agua y no dañan el sistema respiratorio. Si sigue estas recomendaciones, la inhalación de metanfetamina no es más peligrosa que el consumo intranasal u oral.
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