Sissejuhatus
Käesoleva ülevaate eesmärk on teha kokkuvõte senisest kirjandusest, mis on seotud metamfetamiini pürolüüsi ja kuumutatud auru sissevõtmisega ning sellega kaasnevate termiliste lagunemisprotsessidega. Metamfetamiin on levinud suitsetatav kuritarvitatav narkootikum. Narkootikumi suitsetamine annab üldiselt kiire toime alguse, mis on metamfetamiini puhul võrreldav intravenoosse manustamisega.
Enamasti algab termiline lagunemine nõrgima sideme (sageli C-N) lõhustumisega, et tekitada vabu radikaale, mis seejärel moodustavad kõige stabiilsemaid steriilselt soodsamaid tooteid. Kuumutamisel tekivad sageli nii termilised laguproduktid kui ka metaboliidid. Nende kõrvalsaaduste äge ja krooniline toksilisus on halvasti mõistetav, kui üldse mõistetav.
Auru sissehingamine kui sissevõtmise viis toimetab ühendid suu ja nina kaudu kopsudesse. Kuigi suu ja nina limaskestad on mõeldud tahkete osakeste välja filtreerimiseks, võib neil pindadel esineda vees lahustuvate ühendite kinnijäämist. Kopsudesse jõudes jagunevad molekulid vereringesse ühendist sõltuva kiirusega. Imendumise määra mõjutavad tegurid on muu hulgas see, kui kaugele sissehingatud ained kopsudesse jõuavad, sisemine lahustuvus veres ja verevoolu kiirus läbi kopsude. Kui ühendid on jõudnud vereringesse, jaotuvad nad kudedesse ilma esimese astme metabolismita, mis toimub seedetraktist imenduvate ravimite puhul. Selle tulemusena võib suitsetamise teel manustatava ravimi efektiivne annus olla palju suurem kui sama kogus suu kaudu manustatavat ravimit. Lisaks võib farmakoloogiline toime tekkida suitsetatud ravimi puhul peaaegu koheselt. Farmakoloogiliste toimete kiire ja intensiivne ilmnemine on motivatsiooniks, mis ajendab suitsetama või süstima antud ainet, erinevalt suukaudsest manustamisest.
Enamasti algab termiline lagunemine nõrgima sideme (sageli C-N) lõhustumisega, et tekitada vabu radikaale, mis seejärel moodustavad kõige stabiilsemaid steriilselt soodsamaid tooteid. Kuumutamisel tekivad sageli nii termilised laguproduktid kui ka metaboliidid. Nende kõrvalsaaduste äge ja krooniline toksilisus on halvasti mõistetav, kui üldse mõistetav.
Auru sissehingamine kui sissevõtmise viis toimetab ühendid suu ja nina kaudu kopsudesse. Kuigi suu ja nina limaskestad on mõeldud tahkete osakeste välja filtreerimiseks, võib neil pindadel esineda vees lahustuvate ühendite kinnijäämist. Kopsudesse jõudes jagunevad molekulid vereringesse ühendist sõltuva kiirusega. Imendumise määra mõjutavad tegurid on muu hulgas see, kui kaugele sissehingatud ained kopsudesse jõuavad, sisemine lahustuvus veres ja verevoolu kiirus läbi kopsude. Kui ühendid on jõudnud vereringesse, jaotuvad nad kudedesse ilma esimese astme metabolismita, mis toimub seedetraktist imenduvate ravimite puhul. Selle tulemusena võib suitsetamise teel manustatava ravimi efektiivne annus olla palju suurem kui sama kogus suu kaudu manustatavat ravimit. Lisaks võib farmakoloogiline toime tekkida suitsetatud ravimi puhul peaaegu koheselt. Farmakoloogiliste toimete kiire ja intensiivne ilmnemine on motivatsiooniks, mis ajendab suitsetama või süstima antud ainet, erinevalt suukaudsest manustamisest.
Kuumutusprotsess
Üheks probleemiks, mis on seotud suitsetatud uimastite termilise lagunemise toodete tuvastamisega, on protsessi realistlike ja representatiivsete temperatuurivahemike kindlaksmääramine nii kasutaja kui ka analüütikute seisukohast. Ei ole olemas ühte "suitsetamismeetodit", vaid pigem erinevaid tingimusi alates kergest kuni mõõdukast kuumutamisest abivahenditega kuni agressiivsema kuumutamiseni, mis toimub sigaretilaadses süsteemis. Kõige lihtsamal juhul aurustab kuumutamine uimasti, et see jõuaks kopsude kaudu vereringesse. Võimalikud on ka muud protsessid, sealhulgas muude komponentide ja saasteainete lendumine; lendumine, millele järgneb termiline lagunemine, või termiline lagunemine pinnal, millele järgneb lendumine (joonis 1).
Joonis 1. Ülemine raam: Teed, mille kaudu ravim või ravimi sool võib jõuda gaasifaasi. Üldine B tähistab põhilist ravimit prootoniseerimata (vaba alus) kujul; TD viitab termilistele laguproduktidele.
Metamfetamiin on aluseline ja sisaldab ühte amiinirühma. Tahke aine võib olla vabal baseeritud kujul (B), soola kujul (tavaliselt, kuid mitte ainult hüdrokloriidisool) või protoneeritud kujul (BH+). Aurustumine, mis on käesolevas ülevaates määratletud suitsetamise eeltingimus, võib hõlmata rohkem kui faasimuutust (joonis 1, tee 1), mille ulatus sõltub kuumutamisviisist, temperatuurist, maatriksist ja kõnealusest ravimist. Esmalt võib toimuda soola termiline lagunemine vaba aluse vormiks, millele järgneb aurustumine (joonis 1, tee 2). Erinevate kuumutamistingimuste korral võib alus või sool enne aurustumist läbida termilise lagunemise (joonis 1, teed 3 ja 4), kus võib toimuda täiendav lagunemine.
Narkootikume võib sisse hingata inhalatsiooni teel ravi- ja meelelahutuskeskkondades. Ravimpreparaate võib manustada inhalatsiooni teel, kuid need viisid ei hõlma agressiivset kuumutamist; pigem on eesmärk tekitada inhaleeritav aerosool. Ainus märkimisväärne aurustatud ainete terapeutiline kasutamine on anesteesias, kus ained on tavaliselt toatemperatuuril aurufaasis. Elektroonilised sigaretid on nikotiini manustamise vahendina üha populaarsemad. Need seadmed kuumutavad õrnalt dioolide, lõhna- ja maitseainete ning nikotiini lahuseid, et tekitada sissehingatav aerosool. Soojus antakse aku kaudu, mille temperatuur jääb vahemikku 40-65 °C. Sellistel temperatuuridel on termiline lagunemine eeldatavasti minimaalne. Käesoleva dokumendi koostamise ajal ei ole avaldatud aruandeid, mis käsitleksid konkreetselt kuritarvitatud uimastite sissevõtmist elektrooniliste sigarettide kaudu.
Nagu on näidatud joonisel 2a, on reaktiivsed piirkonnad põlemistsoon (eksotermilised reaktsioonid) ja pürolüüsipiirkond, kus domineerivad endotermilised reaktsioonid. Aktiivne põlemine toimub tipus ja see võimendub, kui kasutaja "tõmbab" sigaretti ja tõmbab õhku läbi selle piirkonna. Puhumise ajal tõuseb temperatuur kiiresti ja võib läheneda 950 °C. Hapnik kulub õhust ära, kui see voolab läbi põlemispiirkonna pürolüüsipiirkonda.
Narkootikume võib sisse hingata inhalatsiooni teel ravi- ja meelelahutuskeskkondades. Ravimpreparaate võib manustada inhalatsiooni teel, kuid need viisid ei hõlma agressiivset kuumutamist; pigem on eesmärk tekitada inhaleeritav aerosool. Ainus märkimisväärne aurustatud ainete terapeutiline kasutamine on anesteesias, kus ained on tavaliselt toatemperatuuril aurufaasis. Elektroonilised sigaretid on nikotiini manustamise vahendina üha populaarsemad. Need seadmed kuumutavad õrnalt dioolide, lõhna- ja maitseainete ning nikotiini lahuseid, et tekitada sissehingatav aerosool. Soojus antakse aku kaudu, mille temperatuur jääb vahemikku 40-65 °C. Sellistel temperatuuridel on termiline lagunemine eeldatavasti minimaalne. Käesoleva dokumendi koostamise ajal ei ole avaldatud aruandeid, mis käsitleksid konkreetselt kuritarvitatud uimastite sissevõtmist elektrooniliste sigarettide kaudu.
Nagu on näidatud joonisel 2a, on reaktiivsed piirkonnad põlemistsoon (eksotermilised reaktsioonid) ja pürolüüsipiirkond, kus domineerivad endotermilised reaktsioonid. Aktiivne põlemine toimub tipus ja see võimendub, kui kasutaja "tõmbab" sigaretti ja tõmbab õhku läbi selle piirkonna. Puhumise ajal tõuseb temperatuur kiiresti ja võib läheneda 950 °C. Hapnik kulub õhust ära, kui see voolab läbi põlemispiirkonna pürolüüsipiirkonda.
Joonis 2. Ülemine kaader: Kuumenenud tsoonid ja õhuvool sigaretis. Alumine vasakpoolne: Kuumendatud tsoonid ja õhuvool improviseeritud kütteseadmes. Paremal all: Kuumutusprotsess vabas õhus nagu "Draakoni tagaajamises".
Keemilistes reaktsioonides domineerib siin reduktiivne lagunemine. Suu lähedal toimub kondenseerumine ja tahkete osakeste filtreerimine toodetena. Ühes 2004. aasta artiklis käsitleti katseid, mille eesmärk oli kindlaks teha, mil määral lenduvad ühendid sigarettide suitsetamise ajal termiliselt lagunevad. Kasutades analüütilist pürolüüsi sisselasku GC-MS-i, leidsid autorid, et enamiku ühendite puhul kandub suurem osa lähteühendist suitsetajale üle. See uuring näitas, et puutumatu ülekandumise määr sõltus valemikaalist ja lenduvusest (mida väiksem on molekulmass, seda suurem on puutumatu ülekandumine) ning vähemal määral funktsionaalsetest rühmadest ja maatriksist. Autorid võrdlesid analüütilise pürolüüsi tulemusi suitsetamisega, kasutades radiomärgistatud ühendeid, ja teatasid suhteliselt lenduvate ühendite (<~300Da) puhul, et analüütiline pürolüüs on hea mudel suitsetamiseks. Nad märkisid ühe hoiatuse: see meetod hindas suuremate, vähem lenduvate ühendite pürolüüsi määra üle. See piirang ei ole kriitiline kuritarvitamise uimastite kontekstis, millest enamiku molekulmassid on alla 400Da.
Sigarettide suitsetamine ei jäljenda tüüpilist protsessi, mida kasutatakse selliste uimastite nagu kokaiin, metamfetamiin, amfetamiin, heroiin ja fentanüül allaneelamiseks. Nendel juhtudel (joonised 2b ja 2c) pannakse narkootikumid pinnale või isetehtud torusse, näiteks lambipirni, ja kuumutatakse tulemasinaga. Aur tõmmatakse kopsudesse kõrre või sarnase seadme abil. Sõltuvalt seadme konstruktsioonist võib kasutaja tõmmata õhku üle kuumutatud materjali või torude puhul läbi materjali. Sigarettidega võrreldavat põlemistsooni ei ole. Seetõttu on paljud suitsetamisviisid parem kirjeldada kui vabaõhu kuumutamine oksüdatiivsetes tingimustes. Meetodil, mida nimetatakse "draakoni tagaajamiseks", asetatakse aine pinnale, näiteks alumiiniumfooliumile, ja kuumutatakse tulemasinaga. Foolium saavutab mõne sekundi jooksul kõrgenenud temperatuuri kuni 600 °C, kuigi soojuse neeldumine põhiaine poolt (mis on määratud soojusvõimsuse järgi) võib piirata tahke aine temperatuuri ~400 °C-ni.
Sigarettide suitsetamine ei jäljenda tüüpilist protsessi, mida kasutatakse selliste uimastite nagu kokaiin, metamfetamiin, amfetamiin, heroiin ja fentanüül allaneelamiseks. Nendel juhtudel (joonised 2b ja 2c) pannakse narkootikumid pinnale või isetehtud torusse, näiteks lambipirni, ja kuumutatakse tulemasinaga. Aur tõmmatakse kopsudesse kõrre või sarnase seadme abil. Sõltuvalt seadme konstruktsioonist võib kasutaja tõmmata õhku üle kuumutatud materjali või torude puhul läbi materjali. Sigarettidega võrreldavat põlemistsooni ei ole. Seetõttu on paljud suitsetamisviisid parem kirjeldada kui vabaõhu kuumutamine oksüdatiivsetes tingimustes. Meetodil, mida nimetatakse "draakoni tagaajamiseks", asetatakse aine pinnale, näiteks alumiiniumfooliumile, ja kuumutatakse tulemasinaga. Foolium saavutab mõne sekundi jooksul kõrgenenud temperatuuri kuni 600 °C, kuigi soojuse neeldumine põhiaine poolt (mis on määratud soojusvõimsuse järgi) võib piirata tahke aine temperatuuri ~400 °C-ni.
Terminoloogia ja mehhanism
Kõige sagedamini kasutatav termin suitsutusprotsessi kirjeldamiseks kuritarvitamise narkootikumide kontekstis on pürolüüs. Pürolüüs on gaasifaasis toimuv termiline lagunemisreaktsioon, mis võib toimuda aeroobsetes või aeroobsetes tingimustes. Rangelt võttes ei ole pürolüüs põlemine, kuid pürolüüs võib viia põlemise käivitumiseni. Temperatuurivahemik, mille juures pürolüüs toimub, sõltub lagunevast materjalist. Käesolevas ülevaates kasutatakse pürolüüsi üldiselt, et kirjeldada sidemete lõhkumist, mille tulemusel tekivad vabad radikaalid, mis tekitavad otseselt või kaudselt tootemolekule. Enamikul juhtudel põhineb esialgne lõhustumine sidemete tugevusel ja moodustuvaid ühendeid saab prognoosida toodete ja võimalike ümberpaiknemisproduktide suhtelise stabiilsuse alusel. Pürolüüsireaktsioonide hulka kuuluvad (sageduse järjekorras) eliminatsioonid, ümberkorraldused, oksüdatsioonid, redutseerimised, asendused ja liitumised. Tasub märkida, et gaasifaasi pürolüüsi on põhjalikult uuritud sellistes valdkondades nagu põlemine, biomassi põletamine, polümeerid ja energia/kütused, kuid puuduvad valmis vahendid või rakendused, mis võimaldaksid kiiret in-silico prognoosimist, millised pürolüüsiproduktid võivad antud väikemolekulist teatud tingimustel moodustuda. Täheldatud reaktsioonitüüpidest on kõige sagedamini täheldatud pürolüütiline eliminatsioon, mida võib liigitada α-eliminatsioonideks, β-eliminatsioonideks, 1,3-eliminatsioonideks jne, sõltuvalt sellest, millised aatomid on seotud esialgse sideme lõhustumisega ja millised aatomid on eliminatsiooni käigus kõrvaldatud. Paljud neist eliminatsioonireaktsioonidest järgivad Ei-mehhanismi ehk molekuli-sisest (i) eliminatsiooniprotsessi. Ülemineku olek on tsükliline ja iga uus moodustunud kaksikside suundub tavaliselt kõige vähem asendatud süsiniku poole (Hoffmanni reegel). Kui molekulis on enne reaktsiooni juba olemas kaksikside, soodustatakse konjugeeritud süsteemi moodustumist, kui see on steriilselt võimalik.
Mõnedes töödes on käsitletud pürolüütiliste toodete puhul hinnatud põhiliste ravimite prootoniseerumise seisundi ja happesoola vormi mõju. Kloriidi anioon (HCl-soolast) võib toimida nukleofiilina ja selle tulemusena on täheldatud klooritud tooteid pürolüüsiproduktidena.
Mõnedes töödes on käsitletud pürolüütiliste toodete puhul hinnatud põhiliste ravimite prootoniseerumise seisundi ja happesoola vormi mõju. Kloriidi anioon (HCl-soolast) võib toimida nukleofiilina ja selle tulemusena on täheldatud klooritud tooteid pürolüüsiproduktidena.
Joonis 3. Teatatud metamfetamiini pürolüütilised saadused.
On seitse peamist pürolüüsiprodukti: amfetamiin (17, joonis 3), trans-fenüülatsetoon (18, joonis 3), dimetüülamfetamiin (19, joonis 3), n-atsetüül, n-propionüül, n-formüülmetüülmetamfetamiin (20, joonis 3) ja n-tsüanometüülmetamfetamiin (21, joonis 3). 1999. aasta uuringus kinnitati paljud neist pürolüütilistest toodetest ja tuvastati veel mitmeid teisi, sealhulgas furfurüülmetüülamfetamiin, 2-propenüülbenseen, bensüülmetüülketoksiim, 3,4-dihüdro-2-naftaleoon, n-formüülamfetamiin, n-atsetüülamfetamiin ja bibensüül, kuigi võrdlusstandardite abil ei olnud identifitseerimist võimalik kinnitada.
Ely et al. kasutasid 2007. aastal avaldatud töös analüütilist pürosondi ja tuvastasid pürolüütidena amfetamiini, etüülbenseeni, 1-fenüülpropeeni (22, joonis 3), tolueeni, stüreeni, efedriini, nor-efedriini ja mitmeid metaboliite. Mõningaid segusid hinnati (kofeiini, lidokaiini ja bensokaiiniga), kusjuures metamfetamiini pürolüütiliste toodete puhul ei olnud märkimisväärseid erinevusi. Teatatud on ka bibensüülist, kuid selle identifitseerimist ei ole võrdlusstandardite abil kinnitatud.
Viimati loetletud komponentidel ei ole märkimisväärset mõju tarbija organismile, kuna need on äärmiselt väikestes kogustes. Näiteks 1 g metamfetamiini sublimatsioonil tekib mitte rohkem kui 0,00001 g efedriini ja norefedriini, mis on 1000 korda väiksem kui minimaalne efektiivne annus. Tõenäoliselt tekib sublimatsiooni käigus ka mitmeid teisi aineid, kuid nii väikestes kogustes, et neid ei ole kontrollimeetodite väljatöötamise praeguses etapis võimalik kindlaks teha.
Ely et al. kasutasid 2007. aastal avaldatud töös analüütilist pürosondi ja tuvastasid pürolüütidena amfetamiini, etüülbenseeni, 1-fenüülpropeeni (22, joonis 3), tolueeni, stüreeni, efedriini, nor-efedriini ja mitmeid metaboliite. Mõningaid segusid hinnati (kofeiini, lidokaiini ja bensokaiiniga), kusjuures metamfetamiini pürolüütiliste toodete puhul ei olnud märkimisväärseid erinevusi. Teatatud on ka bibensüülist, kuid selle identifitseerimist ei ole võrdlusstandardite abil kinnitatud.
Viimati loetletud komponentidel ei ole märkimisväärset mõju tarbija organismile, kuna need on äärmiselt väikestes kogustes. Näiteks 1 g metamfetamiini sublimatsioonil tekib mitte rohkem kui 0,00001 g efedriini ja norefedriini, mis on 1000 korda väiksem kui minimaalne efektiivne annus. Tõenäoliselt tekib sublimatsiooni käigus ka mitmeid teisi aineid, kuid nii väikestes kogustes, et neid ei ole kontrollimeetodite väljatöötamise praeguses etapis võimalik kindlaks teha.
Pürolüüsitoodete lühiülevaade
Amfetamiin on kesknärvisüsteemi stimulant, mis sarnaselt metamfetamiinile põhineb katehhoolamiinide (dopamiini, noradrenaliini ja serotoniini) vabanemise suurenemisel presünaptilistest otsadest, mis vähendab väsimust, kutsub esile energiasüsti, vähendab unevajadust ja pärsib söögiisu.
Fenüülatsetoon on aine, mida kasutatakse amfetamiini ja metamfetamiini sünteesiks, samuti nende pindaktiivsete ainete inaktiivne metaboliit. Kehas oksüdeerub see bensoehappeks, konjugeerub glütsiiniga, moodustades hipuurhapet, mis eritub neerude kaudu. Ei avalda selle kasutamisviisi korral organismile märgatavat psühhoaktiivset toimet.
Dimetüülamfetamiin on kesknärvisüsteemi stimuleeriv aine, mis on vähem tugevam kui amfetamiin ja metamfetamiin, kuid millel on sarnane toime. N-formüülmetamfetamiin on toksiline aine, mis ärritab nahka ja limaskesta, põhjustab ainevahetushäireid, kipub organismis akumuleeruma, põhjustades psüühikahäireid, kesknärvisüsteemi orgaanilisi kahjustusi. Happelises keskkonnas taandub see metamfetamiiniks.
N-formüülmetamfetamiin on mürgine aine, mis ärritab nahka ja limaskesta, põhjustab ainevahetushäireid, kipub organismis akumuleeruma, põhjustades psüühikahäireid, kesknärvisüsteemi orgaanilisi kahjustusi. happelises keskkonnas taandub metamfetamiiniks.
1-Pnüülpropeen on kantserogeen ja mutageen; ei akumuleeru organismis. Sage sissehingamine põhjustab kopsuvähki.
N-tsüanometüülmetamfetamiin on tugev mürk, mõjub nahale ja limaskestadele lokaalselt ärritavalt, organismis metaboliseerub tsüaniidiks, mis pärsib raku hingamist. See moodustub ainult siis, kui metamfetamiini sublimeeritakse koos tubakaga (näiteks metamfetamiini sisaldava sigareti suitsetamisel).
Fenüülatsetoon on aine, mida kasutatakse amfetamiini ja metamfetamiini sünteesiks, samuti nende pindaktiivsete ainete inaktiivne metaboliit. Kehas oksüdeerub see bensoehappeks, konjugeerub glütsiiniga, moodustades hipuurhapet, mis eritub neerude kaudu. Ei avalda selle kasutamisviisi korral organismile märgatavat psühhoaktiivset toimet.
Dimetüülamfetamiin on kesknärvisüsteemi stimuleeriv aine, mis on vähem tugevam kui amfetamiin ja metamfetamiin, kuid millel on sarnane toime. N-formüülmetamfetamiin on toksiline aine, mis ärritab nahka ja limaskesta, põhjustab ainevahetushäireid, kipub organismis akumuleeruma, põhjustades psüühikahäireid, kesknärvisüsteemi orgaanilisi kahjustusi. Happelises keskkonnas taandub see metamfetamiiniks.
N-formüülmetamfetamiin on mürgine aine, mis ärritab nahka ja limaskesta, põhjustab ainevahetushäireid, kipub organismis akumuleeruma, põhjustades psüühikahäireid, kesknärvisüsteemi orgaanilisi kahjustusi. happelises keskkonnas taandub metamfetamiiniks.
1-Pnüülpropeen on kantserogeen ja mutageen; ei akumuleeru organismis. Sage sissehingamine põhjustab kopsuvähki.
N-tsüanometüülmetamfetamiin on tugev mürk, mõjub nahale ja limaskestadele lokaalselt ärritavalt, organismis metaboliseerub tsüaniidiks, mis pärsib raku hingamist. See moodustub ainult siis, kui metamfetamiini sublimeeritakse koos tubakaga (näiteks metamfetamiini sisaldava sigareti suitsetamisel).
Järeldused.
1. Ärge suitsetage metamfetamiini koos tubakaga mitte mingil juhul.
2. Juhul kui te suitsetate puhast metamfetamiini, on soovitatav enne sissehingamist lasta aurud läbi nõrka hapet sisaldava vedeliku (sidruni-, õuna- või apelsinimahl, kuiv vein jne). Gaasid jahutatakse vees ja need ei kahjusta hingamisteid. Neid soovitusi järgides ei ole metamfetamiini inhalatsioon ohtlikum kui intranasaalne või suukaudne kasutamine.
2. Juhul kui te suitsetate puhast metamfetamiini, on soovitatav enne sissehingamist lasta aurud läbi nõrka hapet sisaldava vedeliku (sidruni-, õuna- või apelsinimahl, kuiv vein jne). Gaasid jahutatakse vees ja need ei kahjusta hingamisteid. Neid soovitusi järgides ei ole metamfetamiini inhalatsioon ohtlikum kui intranasaalne või suukaudne kasutamine.
Last edited by a moderator:
