Įvadas
Šios apžvalgos tikslas - apibendrinti ligšiolinę literatūrą, susijusią su metamfetamino pirolize ir kaitinamų garų suvartojimu bei lydinčiais terminio skilimo procesais. Metamfetaminas yra plačiai paplitęs rūkomasis narkotikas, kuriuo piktnaudžiaujama. Rūkant narkotiką paprastai greitai pradedama vartoti, metamfetaminą galima palyginti su metamfetaminu, vartojamu į veną.
Daugeliu atvejų terminis skilimas prasideda nuo silpniausios jungties (dažnai C-N) skilimo, kad susidarytų laisvieji radikalai, iš kurių vėliau susidaro stabiliausi steriliai palankūs produktai. Šildymo proceso metu dažnai susidaro terminio skilimo produktai, taip pat tie, kurie yra metabolitai. Šių šalutinių produktų ūminis ir lėtinis toksiškumas yra menkai suprantamas, jei apskritai suprantamas.
Įkvepiant garus, kaip vienas iš patekimo į organizmą būdų, junginiai į plaučius patenka per burną ir nosį. Nors burnos ir nosies gleivinės skirtos filtruoti kietąsias daleles, ant šių paviršių gali patekti vandenyje tirpių junginių. Patekusios į plaučius, molekulės į kraują patenka priklausomai nuo junginio greičio. Absorbcijos laipsnį lemia šie veiksniai: įkvėptų medžiagų patekimo į plaučius atstumas, būdingas tirpumas kraujyje ir kraujo tekėjimo per plaučius greitis. Patekę į kraują, junginiai pasiskirsto audiniuose be pirmos eilės metabolizmo, kuris vyksta su iš virškinamojo trakto absorbuojamais vaistais. Dėl to rūkant suvartojama veiksminga tam tikro vaisto dozė gali būti daug didesnė nei tokio paties kiekio vaisto, suvartojamo per burną. Be to, farmakologinis rūkomojo narkotiko poveikis gali pasireikšti beveik akimirksniu. Greitas ir intensyvus farmakologinio poveikio pasireiškimas skatina rūkyti arba švirkštis tam tikrą medžiagą, o ne gerti.
Daugeliu atvejų terminis skilimas prasideda nuo silpniausios jungties (dažnai C-N) skilimo, kad susidarytų laisvieji radikalai, iš kurių vėliau susidaro stabiliausi steriliai palankūs produktai. Šildymo proceso metu dažnai susidaro terminio skilimo produktai, taip pat tie, kurie yra metabolitai. Šių šalutinių produktų ūminis ir lėtinis toksiškumas yra menkai suprantamas, jei apskritai suprantamas.
Įkvepiant garus, kaip vienas iš patekimo į organizmą būdų, junginiai į plaučius patenka per burną ir nosį. Nors burnos ir nosies gleivinės skirtos filtruoti kietąsias daleles, ant šių paviršių gali patekti vandenyje tirpių junginių. Patekusios į plaučius, molekulės į kraują patenka priklausomai nuo junginio greičio. Absorbcijos laipsnį lemia šie veiksniai: įkvėptų medžiagų patekimo į plaučius atstumas, būdingas tirpumas kraujyje ir kraujo tekėjimo per plaučius greitis. Patekę į kraują, junginiai pasiskirsto audiniuose be pirmos eilės metabolizmo, kuris vyksta su iš virškinamojo trakto absorbuojamais vaistais. Dėl to rūkant suvartojama veiksminga tam tikro vaisto dozė gali būti daug didesnė nei tokio paties kiekio vaisto, suvartojamo per burną. Be to, farmakologinis rūkomojo narkotiko poveikis gali pasireikšti beveik akimirksniu. Greitas ir intensyvus farmakologinio poveikio pasireiškimas skatina rūkyti arba švirkštis tam tikrą medžiagą, o ne gerti.
Kaitinimo procesas
Vienas iš iššūkių, susijusių su rūkomų narkotinių medžiagų terminio skilimo produktų identifikavimu, yra nustatyti realistiškus ir vartotojo bei analitiniu požiūriu reprezentatyvius proceso temperatūros intervalus. Nėra vieno "rūkymo" būdo, veikiau yra įvairių sąlygų - nuo lengvo ar vidutinio kaitinimo naudojant priedus iki agresyvesnio kaitinimo, kuris vyksta į cigaretes panašioje sistemoje. Paprasčiausiu atveju kaitinimas išgarina narkotiką, kuris per plaučius patenka į kraują. Galimi ir kiti procesai, įskaitant kitų sudedamųjų dalių ir teršalų išgarinimą, išgarinimą, po kurio vyksta terminis skilimas, arba terminį paviršiaus skilimą, po kurio vyksta išgarinimas (1 pav.).
1 pav. Viršutinis rėmelis: Keliai, kuriais vaistas arba vaisto druska gali patekti į dujų fazę. Bendrasis B žymi bazinį vaistą neprotonuota (laisvosios bazės) forma; TD žymi terminio skilimo produktus.
Metamfetaminas yra bazinis, jo sudėtyje yra viena amino grupė. Kietoji medžiaga gali būti laisvosios bazės formos (B), druskos formos (paprastai, bet ne tik hidrochlorido druskos) arba protonuotos formos (BH+). Garavimas, būtina rūkymo sąlyga, kaip apibrėžta šioje apžvalgoje, gali apimti ne tik fazės pokytį (1 pav., 1 kelias), kurio laipsnis priklausys nuo kaitinimo būdo, temperatūros, matricos ir atitinkamo vaisto. Pirmiausia gali įvykti terminis druskos skilimas iki laisvosios bazės formos, o po to - išgaravimas (1 pav., 2 kelias). Esant skirtingoms kaitinimo sąlygoms, bazė arba druska prieš garavimą gali termiškai skaidytis (1 paveikslas, 3 ir 4 keliai), kur gali vykti papildomas skilimas.
Narkotikai gali būti suvartojami įkvepiant gydymo ir laisvalaikio tikslais. Terapinės medžiagos gali būti tiekiamos įkvepiant, tačiau šie būdai nesusiję su agresyviu kaitinimu; veikiau siekiama sukurti įkvepiamą aerozolį. Vienintelis reikšmingas terapinis garuojančių medžiagų naudojimas yra anestezija, kai medžiagos paprastai yra garų fazės kambario temperatūroje. Elektroninės cigaretės tampa vis populiaresnės kaip nikotino tiekimo priemonė. Šie prietaisai švelniai kaitina diolių, kvapiųjų medžiagų ir nikotino tirpalus, kad susidarytų įkvepiamas aerozolis. Šilumą tiekia baterija, o temperatūra yra 40-65 °C. Tikimasi, kad esant tokiai temperatūrai terminis skilimas bus minimalus. Rengiant šį dokumentą nebuvo rasta jokių paskelbtų pranešimų, kuriuose būtų konkrečiai aptariamas piktnaudžiavimo narkotikais vartojimas per elektronines cigaretes.
Kaip parodyta 2a paveiksle, reaktyviosios sritys yra degimo zona (egzoterminės reakcijos) ir pirolizės zona, kurioje vyrauja endoterminės reakcijos. Aktyvus degimas vyksta antgalyje ir išryškėja, kai naudotojas "užtraukia" cigaretę ir įtraukia orą per šią sritį. Rūkant temperatūra greitai kyla ir gali siekti 950 °C. Deguonis iš oro pašalinamas, kai jis teka per degimo sritį į pirolizės sritį.
Narkotikai gali būti suvartojami įkvepiant gydymo ir laisvalaikio tikslais. Terapinės medžiagos gali būti tiekiamos įkvepiant, tačiau šie būdai nesusiję su agresyviu kaitinimu; veikiau siekiama sukurti įkvepiamą aerozolį. Vienintelis reikšmingas terapinis garuojančių medžiagų naudojimas yra anestezija, kai medžiagos paprastai yra garų fazės kambario temperatūroje. Elektroninės cigaretės tampa vis populiaresnės kaip nikotino tiekimo priemonė. Šie prietaisai švelniai kaitina diolių, kvapiųjų medžiagų ir nikotino tirpalus, kad susidarytų įkvepiamas aerozolis. Šilumą tiekia baterija, o temperatūra yra 40-65 °C. Tikimasi, kad esant tokiai temperatūrai terminis skilimas bus minimalus. Rengiant šį dokumentą nebuvo rasta jokių paskelbtų pranešimų, kuriuose būtų konkrečiai aptariamas piktnaudžiavimo narkotikais vartojimas per elektronines cigaretes.
Kaip parodyta 2a paveiksle, reaktyviosios sritys yra degimo zona (egzoterminės reakcijos) ir pirolizės zona, kurioje vyrauja endoterminės reakcijos. Aktyvus degimas vyksta antgalyje ir išryškėja, kai naudotojas "užtraukia" cigaretę ir įtraukia orą per šią sritį. Rūkant temperatūra greitai kyla ir gali siekti 950 °C. Deguonis iš oro pašalinamas, kai jis teka per degimo sritį į pirolizės sritį.
2 pav. Viršutinis rėmelis: Įkaitusios zonos ir oro srautas cigaretėje. Apatinė kairė: Įkaitusios zonos ir oro srautas improvizuotame šildymo įrenginyje. Apatinis dešinysis: Kaitinimo procesas atvirame ore, kaip filme "Drakono persekiojimas".
Cheminėse reakcijose čia vyrauja redukcinis skilimas. Kondensacija ir kietųjų dalelių filtravimas vyksta kaip produktai prie burnos. 2004 m. straipsnyje aptarti eksperimentai, kuriais siekta nustatyti, kokiu laipsniu rūkant cigaretes išgaravę junginiai termiškai suyra. Autoriai, naudodami analitinės pirolizės įvadą į GC-MS, nustatė, kad daugumos junginių didžioji dalis pirminio junginio pereina rūkančiajam. Šis tyrimas parodė, kad nepažeisto pernešimo laipsnis priklauso nuo formulės masės ir lakumo (kuo mažesnė molekulinė masė, tuo didesnis nepažeisto pernešimas) ir kiek mažiau nuo funkcinių grupių ir matricos. Autoriai palygino analitinės pirolizės rezultatus su rūkymu, naudodami radiožymėtus junginius, ir santykinai lakių junginių (<~300Da) atveju pranešė, kad analitinė pirolizė yra geras rūkymo modelis. Jie atkreipė dėmesį į vieną išlygą: pagal šią metodiką buvo pervertintas didesnių, mažiau lakių junginių pirolizės laipsnis. Šis apribojimas nėra labai svarbus piktnaudžiavimo narkotikų, kurių daugumos molekulinė masė mažesnė nei 400Da, kontekste.
Cigarečių rūkymas neprimena tipinio proceso, kuris naudojamas tokiems narkotikams, kaip kokainas, metamfetaminas, amfetaminas, heroinas ir fentanilis, suvartoti. Šiais atvejais (2b ir 2c pav.) narkotikai dedami ant paviršiaus arba į improvizuotą vamzdelį, pavyzdžiui, lemputę, ir kaitinami naudojant žiebtuvėlį. Garai šiaudeliu ar panašiu prietaisu įtraukiami į plaučius. Priklausomai nuo prietaiso konstrukcijos, naudotojas gali traukti orą per įkaitintą medžiagą arba, vamzdžių atveju, per medžiagą. Nėra degimo zonos, panašios į tą, kuri yra cigaretėse. Todėl daugelį rūkymo būdų geriau apibūdinti kaip kaitinimą atvirame ore oksidacinėmis sąlygomis. Taikant vadinamąjį "drakono gaudymo" metodą, medžiaga dedama ant paviršiaus, pavyzdžiui, aliuminio folijos, ir kaitinama žiebtuvėliu. Per kelias sekundes folija pasiekia iki 600 °C aukštesnę temperatūrą, nors matricos šilumos absorbcija (nustatoma pagal šilumines talpas) gali apriboti kietosios medžiagos temperatūrą iki ~400 °C.
Cigarečių rūkymas neprimena tipinio proceso, kuris naudojamas tokiems narkotikams, kaip kokainas, metamfetaminas, amfetaminas, heroinas ir fentanilis, suvartoti. Šiais atvejais (2b ir 2c pav.) narkotikai dedami ant paviršiaus arba į improvizuotą vamzdelį, pavyzdžiui, lemputę, ir kaitinami naudojant žiebtuvėlį. Garai šiaudeliu ar panašiu prietaisu įtraukiami į plaučius. Priklausomai nuo prietaiso konstrukcijos, naudotojas gali traukti orą per įkaitintą medžiagą arba, vamzdžių atveju, per medžiagą. Nėra degimo zonos, panašios į tą, kuri yra cigaretėse. Todėl daugelį rūkymo būdų geriau apibūdinti kaip kaitinimą atvirame ore oksidacinėmis sąlygomis. Taikant vadinamąjį "drakono gaudymo" metodą, medžiaga dedama ant paviršiaus, pavyzdžiui, aliuminio folijos, ir kaitinama žiebtuvėliu. Per kelias sekundes folija pasiekia iki 600 °C aukštesnę temperatūrą, nors matricos šilumos absorbcija (nustatoma pagal šilumines talpas) gali apriboti kietosios medžiagos temperatūrą iki ~400 °C.
Terminologija ir mechanizmas
Dažniausiai vartojamas terminas, apibūdinantis rūkymo procesą piktnaudžiavimo narkotikų kontekste, yra pirolizė. Pirolizė yra dujų fazės terminio skaidymo reakcijos rūšis, kuri gali vykti aerobinėmis arba anaerobinėmis sąlygomis. Griežtai apibrėžus, pirolizė nėra degimas, tačiau dėl pirolizės gali prasidėti degimas. Temperatūros intervalas, kuriame vyksta pirolizė, priklauso nuo skaidomos medžiagos. Šioje apžvalgoje pirolizė bus vartojama bendrai apibūdinant ryšių suardymą, kai susidaro laisvieji radikalai, iš kurių tiesiogiai ar netiesiogiai susidaro produktų molekulės. Daugeliu atvejų pradinis skilimas priklauso nuo ryšio stiprumo, o susidarančius junginius galima nuspėti pagal santykinį produktų ir galimų persitvarkymo produktų stabilumą. Pirolizės reakcijos (pagal dažnumą) apima eliminaciją, persitvarkymą, oksidaciją, redukciją, pakeitimą ir pridėjimą. Verta pažymėti, kad dujų fazės pirolizė plačiai tiriama tokiose srityse kaip degimas, biomasės deginimas, polimerai ir energija bei degalai, tačiau nėra parengtų priemonių ar taikomųjų programų, kurios leistų greitai in silico numatyti, kokie pirolizės produktai gali susidaryti iš tam tikros mažos molekulės tam tikromis sąlygomis. Iš minėtų reakcijų tipų dažniausiai stebima pirolitinė eliminacija, kurią galima suskirstyti į α eliminacijas, β eliminacijas, 1,3-eliminacijas ir t. t., priklausomai nuo to, kokie atomai dalyvauja pradiniame ryšio skilime ir kokie atomai yra eliminuojami. Daugelis šių eliminacijos reakcijų vyksta pagal Ei mechanizmą, t. y. vidaus molekulinės (i) eliminacijos procesą. Pereinamoji būsena yra ciklinė, o bet kokia naujai susidariusi dviguba jungtis paprastai eina link mažiausiai pakeistos anglies (Hoffmanno taisyklė). Jei prieš reakciją molekulėje jau yra dviguba jungtis, jei tai steriliai įmanoma, pirmenybė teikiama konjuguotos sistemos susidarymui.
Keliuose straipsniuose buvo nagrinėjama bazinių vaistų, vertinamų kaip pirolizės produktai, protonizacijos būsenos ir rūgštinės druskos formos įtaka. Chlorido anijonas (iš HCl druskos) gali veikti kaip nukleofilas, todėl kaip pirolizės produktai buvo pastebėti chlorinti produktai.
Keliuose straipsniuose buvo nagrinėjama bazinių vaistų, vertinamų kaip pirolizės produktai, protonizacijos būsenos ir rūgštinės druskos formos įtaka. Chlorido anijonas (iš HCl druskos) gali veikti kaip nukleofilas, todėl kaip pirolizės produktai buvo pastebėti chlorinti produktai.
3 pav. Pranešimai apie metamfetamino pirolizės produktus.
Išskiriami septyni pagrindiniai pirolizės produktai: amfetaminas (17, 3 pav.), trans-fenilacetonas (18, 3 pav.), dimetilamfetaminas (19, 3 pav.), n-acetil, n-propionil, n-formil-metilmetamfetaminas (20, 3 pav.) ir n-cianometilmetamfetaminas (21, 3 pav.). 1999 m. atliktas tyrimas patvirtino daugelį iš šių pirolizės produktų ir nustatė daugelį kitų, įskaitant furfurilmetilamfetaminą, 2-propenilbenzeną, benzilmetilketoksimą, 3,4-dihidro-2-naftaleoną, n-formilamfetaminą, n-acetilamfetaminą ir bibenzilą, nors identifikavimas nebuvo patvirtintas etaloniniais standartais.
2007 m. paskelbtame Ely ir kt. straipsnyje buvo naudojamas analitinis piroprocesorius ir kaip pirolizės produktai identifikuoti amfetaminas, etilbenzenas, 1-fenilpropenas (22, 3 pav.), toluenas, stirenas, efedrinas, norefedrinas ir keli metabolitai. Buvo įvertinti keli mišiniai (su kofeinu, lidokainu ir benzokainu), kuriuose metamfetamino pirolizės produktai pastebimai nesiskyrė. Taip pat buvo pranešta apie bibenzilą, tačiau jo identifikavimas nebuvo patvirtintas etaloniniais standartais.
Pastarieji išvardyti komponentai neturi reikšmingo poveikio vartotojo organizmui dėl itin mažų kiekių. Pavyzdžiui, sublimuojant 1 g metamfetamino susidaro ne daugiau kaip 0,00001 g efedrino ir norefedrino, t. y. 1000 kartų mažiau nei mažiausia veiksminga dozė. Tikėtina, kad sublimacijos metu susidaro daug kitų medžiagų, tačiau tokiais nežymiais kiekiais, kad šiame kontrolės metodų kūrimo etape jų neįmanoma nustatyti.
2007 m. paskelbtame Ely ir kt. straipsnyje buvo naudojamas analitinis piroprocesorius ir kaip pirolizės produktai identifikuoti amfetaminas, etilbenzenas, 1-fenilpropenas (22, 3 pav.), toluenas, stirenas, efedrinas, norefedrinas ir keli metabolitai. Buvo įvertinti keli mišiniai (su kofeinu, lidokainu ir benzokainu), kuriuose metamfetamino pirolizės produktai pastebimai nesiskyrė. Taip pat buvo pranešta apie bibenzilą, tačiau jo identifikavimas nebuvo patvirtintas etaloniniais standartais.
Pastarieji išvardyti komponentai neturi reikšmingo poveikio vartotojo organizmui dėl itin mažų kiekių. Pavyzdžiui, sublimuojant 1 g metamfetamino susidaro ne daugiau kaip 0,00001 g efedrino ir norefedrino, t. y. 1000 kartų mažiau nei mažiausia veiksminga dozė. Tikėtina, kad sublimacijos metu susidaro daug kitų medžiagų, tačiau tokiais nežymiais kiekiais, kad šiame kontrolės metodų kūrimo etape jų neįmanoma nustatyti.
Trumpa pirolizės produktų apžvalga
Amfetaminas yra centrinės nervų sistemos stimuliatorius, kurio, kaip ir metamfetamino, veikimo pagrindas - padidėjęs katecholaminų (dopamino, noradrenalino ir serotonino) išsiskyrimas iš presinapsinių galūnių, kuris mažina nuovargį, sukelia energijos antplūdį, mažina miego poreikį ir slopina apetitą.
Fenilacetonas yra medžiaga, naudojama amfetamino ir metamfetamino sintezei, taip pat neaktyvus šių paviršinio aktyvumo medžiagų metabolitas. Organizme jis oksiduojasi iki benzenkarboksirūgšties, konjuguojasi su glicinu ir susidaro hipuro rūgštis, kurią išskiria inkstai. Neturi pastebimo psichoaktyvaus poveikio organizmui, naudojant šį vartojimo būdą.
Dimetilamfetaminas yra CNS stimuliatorius, kuris yra mažiau stiprus nei amfetaminas ir metamfetaminas, tačiau jo poveikis panašus. N-formilmetamfetaminas yra toksiška medžiaga, kuri dirgina odą ir gleivines, sukelia medžiagų apykaitos sutrikimų, linkusi kauptis organizme, sukelia psichikos sutrikimų, organinių centrinės nervų sistemos pažeidimų. Rūgščioje aplinkoje jis redukuojasi iki metamfetamino.
N-formilmetamfetaminas yra toksiška medžiaga, kuri dirgina odą ir gleivines, sukelia medžiagų apykaitos sutrikimus, linkusi kauptis organizme, sukelia psichikos sutrikimus, organinius centrinės nervų sistemos pažeidimus.
1-pnilpropenas yra kancerogenas ir mutagenas; organizme nesikaupia. Dažnas įkvėpimas sukelia plaučių vėžį.
N-cianometilmetamfetaminas yra stiprus nuodas, lokaliai dirginančiai veikia odą ir gleivines, organizme metabolizuojamas iki cianidų, kurie slopina ląstelių kvėpavimą. Jis susidaro tik tada, kai metamfetaminas sublimuojamas kartu su tabaku (pavyzdžiui, rūkant cigaretę su metamfetaminu).
Fenilacetonas yra medžiaga, naudojama amfetamino ir metamfetamino sintezei, taip pat neaktyvus šių paviršinio aktyvumo medžiagų metabolitas. Organizme jis oksiduojasi iki benzenkarboksirūgšties, konjuguojasi su glicinu ir susidaro hipuro rūgštis, kurią išskiria inkstai. Neturi pastebimo psichoaktyvaus poveikio organizmui, naudojant šį vartojimo būdą.
Dimetilamfetaminas yra CNS stimuliatorius, kuris yra mažiau stiprus nei amfetaminas ir metamfetaminas, tačiau jo poveikis panašus. N-formilmetamfetaminas yra toksiška medžiaga, kuri dirgina odą ir gleivines, sukelia medžiagų apykaitos sutrikimų, linkusi kauptis organizme, sukelia psichikos sutrikimų, organinių centrinės nervų sistemos pažeidimų. Rūgščioje aplinkoje jis redukuojasi iki metamfetamino.
N-formilmetamfetaminas yra toksiška medžiaga, kuri dirgina odą ir gleivines, sukelia medžiagų apykaitos sutrikimus, linkusi kauptis organizme, sukelia psichikos sutrikimus, organinius centrinės nervų sistemos pažeidimus.
1-pnilpropenas yra kancerogenas ir mutagenas; organizme nesikaupia. Dažnas įkvėpimas sukelia plaučių vėžį.
N-cianometilmetamfetaminas yra stiprus nuodas, lokaliai dirginančiai veikia odą ir gleivines, organizme metabolizuojamas iki cianidų, kurie slopina ląstelių kvėpavimą. Jis susidaro tik tada, kai metamfetaminas sublimuojamas kartu su tabaku (pavyzdžiui, rūkant cigaretę su metamfetaminu).
Išvados.
1. Jokiu būdu nerūkykite metamfetamino su tabaku.
2. Tuo atveju, kai rūkote gryną metamfetaminą, prieš įkvepiant patartina garus perleisti per skystį, kuriame yra silpnos rūgšties (citrinos, obuolių ar apelsinų sultys, sausas vynas ir t. t.). Dujos atvėsinamos vandenyje ir nepažeidžia kvėpavimo sistemos. Jei laikysitės šių rekomendacijų, metamfetamino įkvėpimas nėra pavojingesnis nei intranazalinis ar oralinis vartojimas.
2. Tuo atveju, kai rūkote gryną metamfetaminą, prieš įkvepiant patartina garus perleisti per skystį, kuriame yra silpnos rūgšties (citrinos, obuolių ar apelsinų sultys, sausas vynas ir t. t.). Dujos atvėsinamos vandenyje ir nepažeidžia kvėpavimo sistemos. Jei laikysitės šių rekomendacijų, metamfetamino įkvėpimas nėra pavojingesnis nei intranazalinis ar oralinis vartojimas.
Last edited by a moderator:
