Inleiding
Het doel van dit overzicht is om een samenvatting te geven van de literatuur tot nu toe met betrekking tot pyrolyse en verhitte dampopname van methamfetamine en de bijbehorende thermische afbraakprocessen. Methamfetamine is een veelgebruikte rookbare drug. Het roken van een drug geeft over het algemeen een snel begin van de werking, wat methamfetamine betreft vergelijkbaar met intraveneuze toediening.
In de meeste gevallen begint thermische ontleding met de splitsing van de zwakste binding (vaak C-N) om vrije radicalen te genereren die vervolgens de meest stabiele sterisch voorkeursproducten vormen. Tijdens het verhittingsproces ontstaan vaak zowel thermische ontledingsproducten als metabolieten. De acute en chronische toxiciteit van deze bijproducten worden niet of nauwelijks begrepen.
Bij inademing van dampen komen verbindingen via de mond en neus in de longen terecht. Hoewel de slijmvliezen van mond en neus bedoeld zijn om deeltjes te filteren, kunnen in water oplosbare verbindingen op deze oppervlakken terechtkomen. Eenmaal in de longen komen de moleculen in de bloedbaan terecht, afhankelijk van de samenstelling. Factoren die de mate van absorptie beïnvloeden zijn onder andere de afstand die de ingeademde stoffen afleggen in de longen, de intrinsieke oplosbaarheid in bloed en de snelheid van de bloedstroom door de longen. Eenmaal in de bloedbaan worden stoffen gedistribueerd naar de weefsels zonder het eerste-orde metabolisme dat optreedt bij geneesmiddelen die worden geabsorbeerd vanuit het spijsverteringskanaal. Als gevolg hiervan kan de effectieve dosis van een bepaald geneesmiddel dat via roken wordt ingenomen veel hoger zijn dan dezelfde hoeveelheid geneesmiddel die oraal wordt ingenomen. Daarnaast kunnen farmacologische effecten bijna onmiddellijk optreden bij een gerookte drug. Het snelle en intense begin van farmacologische effecten is de motiverende kracht om een bepaalde stof te roken of te injecteren, in tegenstelling tot orale inname.
In de meeste gevallen begint thermische ontleding met de splitsing van de zwakste binding (vaak C-N) om vrije radicalen te genereren die vervolgens de meest stabiele sterisch voorkeursproducten vormen. Tijdens het verhittingsproces ontstaan vaak zowel thermische ontledingsproducten als metabolieten. De acute en chronische toxiciteit van deze bijproducten worden niet of nauwelijks begrepen.
Bij inademing van dampen komen verbindingen via de mond en neus in de longen terecht. Hoewel de slijmvliezen van mond en neus bedoeld zijn om deeltjes te filteren, kunnen in water oplosbare verbindingen op deze oppervlakken terechtkomen. Eenmaal in de longen komen de moleculen in de bloedbaan terecht, afhankelijk van de samenstelling. Factoren die de mate van absorptie beïnvloeden zijn onder andere de afstand die de ingeademde stoffen afleggen in de longen, de intrinsieke oplosbaarheid in bloed en de snelheid van de bloedstroom door de longen. Eenmaal in de bloedbaan worden stoffen gedistribueerd naar de weefsels zonder het eerste-orde metabolisme dat optreedt bij geneesmiddelen die worden geabsorbeerd vanuit het spijsverteringskanaal. Als gevolg hiervan kan de effectieve dosis van een bepaald geneesmiddel dat via roken wordt ingenomen veel hoger zijn dan dezelfde hoeveelheid geneesmiddel die oraal wordt ingenomen. Daarnaast kunnen farmacologische effecten bijna onmiddellijk optreden bij een gerookte drug. Het snelle en intense begin van farmacologische effecten is de motiverende kracht om een bepaalde stof te roken of te injecteren, in tegenstelling tot orale inname.
Het verhittingsproces
Een van de uitdagingen bij het identificeren van thermische ontledingsproducten van gerookte drugs is het bepalen van realistische en representatieve temperatuurbereiken van het proces, zowel vanuit het oogpunt van de gebruiker als vanuit analytisch oogpunt. Er is niet één methode van "roken", maar eerder een reeks omstandigheden van milde tot matige verhitting met parafernalia tot agressievere verhitting die plaatsvindt in een sigaretachtig systeem. In het eenvoudigste geval vervluchtigt de verhitting de drug voor afgifte aan de bloedsomloop via de longen. Andere processen zijn mogelijk, waaronder vervluchtiging van andere componenten en verontreinigingen; vervluchtiging gevolgd door thermische afbraak; of thermische afbraak op een oppervlak gevolgd door vervluchtiging (Figuur 1).
Figuur 1. Bovenste kader: Paden waarlangs een geneesmiddel of een geneesmiddelzout de gasfase kan bereiken. De generieke B staat voor een basisch geneesmiddel in de niet-geprotoneerde (vrije base) vorm; TD verwijst naar thermische ontledingsproducten.
Methamfetamine is basisch en bevat één aminegroep. De vaste stof kan in de vrije basevorm (B) zijn, in de zoutvorm (meestal maar niet uitsluitend het hydrochloridezout), of in de geprotoneerde vorm (BH+). Verdampen, de eerste voorwaarde voor roken zoals gedefinieerd in dit overzicht, kan meer dan een faseverandering inhouden (figuur 1, pad 1), waarvan de mate afhangt van de manier van verhitten, de temperatuur, de matrix en het geneesmiddel in kwestie. Eerst kan thermische afbraak van het zout tot de vrije basevorm optreden, gevolgd door daaropvolgende verdamping (figuur 1, pad 2). Onder andere verhittingsomstandigheden kan de base of het zout thermische afbraak ondergaan voordat het verdampt (figuur 1, pad 3 en 4), waarna verdere afbraak kan plaatsvinden.
Geneesmiddelen kunnen worden ingenomen via inhalatie in therapeutische en recreatieve omgevingen. Therapeutische middelen kunnen worden toegediend via inhalatie, maar hierbij is geen sprake van agressieve verhitting; het doel is eerder om een inhaleerbare aerosol te genereren. Het enige significante therapeutische gebruik van verdampte stoffen is in de anesthesie, waar de stoffen zich meestal in de dampfase bevinden bij kamertemperatuur. Elektronische sigaretten worden steeds populairder als middel om nicotine toe te dienen. Deze apparaten verhitten voorzichtig oplossingen van diolen, smaakstoffen en nicotine om een inhaleerbare aerosol te genereren. De warmte wordt geleverd via een batterij met temperaturen tussen 40-65 °C. Bij deze temperaturen is de thermische degradatie naar verwachting minimaal. Bij het schrijven van dit artikel zijn er geen gepubliceerde rapporten gevonden die specifiek de inname van misbruikte drugs via elektronische sigaretten bespreken.
Zoals weergegeven in Figuur 2a, zijn de reactieve gebieden de verbrandingszone (exotherme reacties) en de pyrolysezone, waar endotherme reacties domineren. Actieve verbranding vindt plaats in het uiteinde en wordt geaccentueerd wanneer de gebruiker een trekje neemt van de sigaret en lucht door het gebied zuigt. Tijdens het trekje stijgt de temperatuur snel en kan 950 °C benaderen. Zuurstof wordt aan de lucht onttrokken wanneer deze door het verbrandingsgebied naar het pyrolytische gebied stroomt.
Geneesmiddelen kunnen worden ingenomen via inhalatie in therapeutische en recreatieve omgevingen. Therapeutische middelen kunnen worden toegediend via inhalatie, maar hierbij is geen sprake van agressieve verhitting; het doel is eerder om een inhaleerbare aerosol te genereren. Het enige significante therapeutische gebruik van verdampte stoffen is in de anesthesie, waar de stoffen zich meestal in de dampfase bevinden bij kamertemperatuur. Elektronische sigaretten worden steeds populairder als middel om nicotine toe te dienen. Deze apparaten verhitten voorzichtig oplossingen van diolen, smaakstoffen en nicotine om een inhaleerbare aerosol te genereren. De warmte wordt geleverd via een batterij met temperaturen tussen 40-65 °C. Bij deze temperaturen is de thermische degradatie naar verwachting minimaal. Bij het schrijven van dit artikel zijn er geen gepubliceerde rapporten gevonden die specifiek de inname van misbruikte drugs via elektronische sigaretten bespreken.
Zoals weergegeven in Figuur 2a, zijn de reactieve gebieden de verbrandingszone (exotherme reacties) en de pyrolysezone, waar endotherme reacties domineren. Actieve verbranding vindt plaats in het uiteinde en wordt geaccentueerd wanneer de gebruiker een trekje neemt van de sigaret en lucht door het gebied zuigt. Tijdens het trekje stijgt de temperatuur snel en kan 950 °C benaderen. Zuurstof wordt aan de lucht onttrokken wanneer deze door het verbrandingsgebied naar het pyrolytische gebied stroomt.
Afbeelding 2. Bovenste frame: Verwarmde zones en luchtstroom in een sigaret. Linksonder: Verwarmde zones en luchtstroom in een geïmproviseerd verwarmingstoestel. Rechtsonder: Verwarmingsproces in open lucht zoals in "de draak achterna".
Chemische reacties worden hier gedomineerd door reductieve decompositie. Condensatie en filtratie van deeltjes vindt plaats als producten in de buurt van de mond. In een artikel uit 2004 werden experimenten besproken om te bepalen in welke mate vervluchtigde verbindingen thermisch werden afgebroken tijdens het roken van sigaretten. Met behulp van een analytische pyrolyse-inlaat in een GC-MS ontdekten de auteurs dat voor de meeste verbindingen het grootste deel van de oorspronkelijke verbinding wordt overgedragen aan de roker. Dit onderzoek toonde aan dat de mate van intacte overdracht afhing van formulegewicht en vluchtigheid (hoe kleiner het moleculaire gewicht, hoe groter de intacte overdracht) en in mindere mate van functionele groepen en matrix. De auteurs vergeleken de resultaten van analytische pyrolyse met roken met behulp van radioactief gemerkte verbindingen en meldden voor relatief vluchtige verbindingen (<~300Da) dat analytische pyrolyse een goed model was voor roken. Ze merkten één voorbehoud op: deze methode overschatte de mate van pyrolyse van grotere, minder vluchtige verbindingen. Deze beperking is niet kritisch in de context van drugs die misbruikt worden, waarvan de meeste een molecuulgewicht van minder dan 400 Da hebben.
Het roken van sigaretten bootst niet het typische proces na dat wordt gebruikt om drugs als cocaïne, methamfetamine, amfetamine, heroïne en fentanyl in te nemen. In deze gevallen (figuren 2b en 2c) worden drugs op een oppervlak of in een geïmproviseerde pijp zoals een gloeilamp geplaatst en met een aansteker verhit. De damp wordt in de longen gezogen met behulp van een rietje of een soortgelijk apparaat. Afhankelijk van het ontwerp van het apparaat kan de gebruiker lucht over het verwarmde materiaal of, in het geval van pijpen, door het materiaal heen zuigen. Er is geen verbrandingszone vergelijkbaar met die van sigaretten. Daarom zijn veel manieren van roken beter te omschrijven als verhitting in de open lucht onder oxidatieve omstandigheden. Bij de methode die 'de draak achterna' wordt genoemd, wordt de stof op een oppervlak zoals aluminiumfolie geplaatst en verhit met een aansteker. De folie bereikt binnen enkele seconden verhoogde temperaturen tot 600 °C, hoewel de absorptie van warmte door de matrix (bepaald door de warmtecapaciteit) de temperatuur van de vaste stof kan beperken tot ~400 °C.
Het roken van sigaretten bootst niet het typische proces na dat wordt gebruikt om drugs als cocaïne, methamfetamine, amfetamine, heroïne en fentanyl in te nemen. In deze gevallen (figuren 2b en 2c) worden drugs op een oppervlak of in een geïmproviseerde pijp zoals een gloeilamp geplaatst en met een aansteker verhit. De damp wordt in de longen gezogen met behulp van een rietje of een soortgelijk apparaat. Afhankelijk van het ontwerp van het apparaat kan de gebruiker lucht over het verwarmde materiaal of, in het geval van pijpen, door het materiaal heen zuigen. Er is geen verbrandingszone vergelijkbaar met die van sigaretten. Daarom zijn veel manieren van roken beter te omschrijven als verhitting in de open lucht onder oxidatieve omstandigheden. Bij de methode die 'de draak achterna' wordt genoemd, wordt de stof op een oppervlak zoals aluminiumfolie geplaatst en verhit met een aansteker. De folie bereikt binnen enkele seconden verhoogde temperaturen tot 600 °C, hoewel de absorptie van warmte door de matrix (bepaald door de warmtecapaciteit) de temperatuur van de vaste stof kan beperken tot ~400 °C.
Terminologie en mechanisme
De term die het vaakst wordt gebruikt om het rookproces in de context van drugs te beschrijven is pyrolyse. Pyrolyse is een soort gasfase thermische afbraakreactie die kan plaatsvinden in aerobe of anaerobe omstandigheden. Strikt genomen is pyrolyse geen verbranding, maar pyrolyse kan leiden tot het initiëren van verbranding. Het temperatuurbereik waarbij pyrolyse optreedt, hangt af van het materiaal dat ontleed wordt. In dit overzicht wordt pyrolyse algemeen gebruikt om het breken van bindingen te beschrijven waarbij vrije radicalen ontstaan die direct of indirect productmoleculen genereren. In de meeste gevallen is de initiële splitsing gebaseerd op de sterkte van de bindingen en kunnen de gevormde verbindingen worden voorspeld op basis van de relatieve stabiliteit van de producten en potentiële herschikkingsproducten. Pyrolysereacties (in volgorde van frequentie) omvatten eliminaties, herschikkingen, oxidaties, reducties, substituties en toevoegingen. Het is vermeldenswaard dat pyrolyse in de gasfase uitgebreid is bestudeerd op gebieden zoals verbranding, verbranding van biomassa, polymeren en energie/brandstoffen, maar er zijn geen kant-en-klare hulpmiddelen of toepassingen die een snelle in-silicovoorspelling mogelijk maken van welke pyrolytische producten kunnen worden gevormd uit een bepaald klein molecuul onder een bepaalde set omstandigheden. Van de genoemde reactietypes is pyrolytische eliminatie de meest voorkomende die kan worden gecategoriseerd als α-eliminaties, β-eliminaties, 1,3-eliminaties, etc., afhankelijk van welke atomen betrokken zijn bij de initiële bindingsplitsing en welke atomen worden geëlimineerd. Veel van deze eliminatiereacties volgen een Ei-mechanisme, een intra-moleculair (i) eliminatieproces. De overgangstoestand is cyclisch en elke nieuw gevormde dubbele binding gaat over het algemeen naar de minst gesubstitueerde koolstof (de regel van Hoffmann). Als er voorafgaand aan de reactie al een dubbele binding in het molecuul bestaat, wordt de vorming van een geconjugeerd systeem bevorderd als dit sterisch mogelijk is.
In een paar artikelen is gekeken naar de invloed van de protonatietoestand en de zure zoutvorm van de basische geneesmiddelen die zijn geëvalueerd voor pyrolytische producten. Het chloride-anion (van een HCl-zout) kan als nucleofiel fungeren en als gevolg daarvan zijn gechloreerde producten waargenomen als pyrolyseproducten.
In een paar artikelen is gekeken naar de invloed van de protonatietoestand en de zure zoutvorm van de basische geneesmiddelen die zijn geëvalueerd voor pyrolytische producten. Het chloride-anion (van een HCl-zout) kan als nucleofiel fungeren en als gevolg daarvan zijn gechloreerde producten waargenomen als pyrolyseproducten.
Figuur 3. Gerapporteerde pyrolyseproducten van methamfetamine.
Er zijn zeven belangrijke pyrolyseproducten: amfetamine (17, figuur 3), transfenylaceton (18, figuur 3), dimethylamfetamine (19, figuur 3), n-acetyl, n-propionyl, n-formylmethylamfetamine (20, figuur 3), enn-cyanomethylamfetamine (21, figuur 3). Een onderzoek uit 1999 bevestigde veel van deze pyrolytische producten en identificeerde talloze andere, waaronder furfurylmethylamfetamine, 2-propenylbenzeen, benzylmethylketoxime, 3,4-dihydro-2-naftaleon, n-formylamfetamine, n-acetylamfetamine en bibenzyl, hoewel de identificaties niet werden bevestigd door referentiestandaarden.
Een in 2007 gepubliceerd artikel van Ely et al. maakte gebruik van een analytische pyroprobe en identificeerde amfetamine, ethylbenzeen, 1-fenylpropeen (22, figuur 3), tolueen, styreen, efedrine, nor-efedrine en verschillende metabolieten als pyrolytische producten. Een paar mengsels werden geëvalueerd (met cafeïne, lidocaïne en benzocaïne) zonder noemenswaardige verschillen in de pyrolytische producten van methamfetamine. Bibenzyl werd ook gerapporteerd, maar de identificatie werd niet bevestigd door referentiestandaarden.
De laatst genoemde componenten hebben geen significant effect op het lichaam van de consument vanwege de extreem kleine hoeveelheden. De sublimatie van 1 g methamfetamine produceert bijvoorbeeld niet meer dan 0,00001 g efedrine en norefedrine, wat 1000 keer lager is dan de minimale effectieve dosis. Waarschijnlijk worden er tijdens de sublimatie een aantal andere stoffen gevormd, maar in zulke onbeduidende hoeveelheden dat het in dit stadium van de ontwikkeling van controlemethoden niet mogelijk is om ze te identificeren.
Een in 2007 gepubliceerd artikel van Ely et al. maakte gebruik van een analytische pyroprobe en identificeerde amfetamine, ethylbenzeen, 1-fenylpropeen (22, figuur 3), tolueen, styreen, efedrine, nor-efedrine en verschillende metabolieten als pyrolytische producten. Een paar mengsels werden geëvalueerd (met cafeïne, lidocaïne en benzocaïne) zonder noemenswaardige verschillen in de pyrolytische producten van methamfetamine. Bibenzyl werd ook gerapporteerd, maar de identificatie werd niet bevestigd door referentiestandaarden.
De laatst genoemde componenten hebben geen significant effect op het lichaam van de consument vanwege de extreem kleine hoeveelheden. De sublimatie van 1 g methamfetamine produceert bijvoorbeeld niet meer dan 0,00001 g efedrine en norefedrine, wat 1000 keer lager is dan de minimale effectieve dosis. Waarschijnlijk worden er tijdens de sublimatie een aantal andere stoffen gevormd, maar in zulke onbeduidende hoeveelheden dat het in dit stadium van de ontwikkeling van controlemethoden niet mogelijk is om ze te identificeren.
Pyrolyseproducten kort overzicht
Amfetamine is een stimulerend middel voor het centrale zenuwstelsel dat, net als methamfetamine, is gebaseerd op een toename van de afgifte van catecholaminen (dopamine, noradrenaline en serotonine) uit de presynaptische uiteinden, wat vermoeidheid vermindert, een energiestoot veroorzaakt, de behoefte aan slaap vermindert en de eetlust onderdrukt.
Fenylaceton is een stof die gebruikt wordt voor de synthese van amfetamine en methamfetamine, maar ook een inactieve metaboliet van deze oppervlakteactieve stoffen. In het lichaam ondergaat het oxidatie tot benzoëzuur, conjugatie met glycine om hippuurzuur te vormen, dat door de nieren wordt uitgescheiden. Heeft bij deze gebruiksmethode geen merkbaar psychoactief effect op het lichaam.
Dimethylamfetamine is een CNS-stimulerend middel dat minder krachtig is dan amfetamine en methamfetamine, met vergelijkbare effecten. N-formylmethamfetamine is een giftige stof die de huid en slijmvliezen irriteert, stofwisselingsstoornissen veroorzaakt, de neiging heeft om zich in het lichaam op te hopen en geestelijke stoornissen en organische laesies van het centrale zenuwstelsel veroorzaakt. In een zure omgeving wordt het gereduceerd tot methamfetamine.
N-formylmethamfetamine is een giftige stof die de huid en slijmvliezen irriteert, stofwisselingsstoornissen veroorzaakt, neiging tot accumulatie in het lichaam, wat mentale stoornissen en organische laesies van het centrale zenuwstelsel veroorzaakt.
1-Pnylpropeen is kankerverwekkend en mutageen; stapelt zich niet op in het lichaam. Frequente inademing veroorzaakt longkanker.
N-cyanomethylmethamfetamine is een sterk gif, heeft een plaatselijk irriterend effect op de huid en slijmvliezen, in het lichaam wordt het gemetaboliseerd tot cyaniden, die de celademhaling remmen. Het wordt alleen gevormd wanneer methamfetamine samen met tabak wordt gesublimeerd (bijvoorbeeld bij het roken van een sigaret met methamfetamine).
Fenylaceton is een stof die gebruikt wordt voor de synthese van amfetamine en methamfetamine, maar ook een inactieve metaboliet van deze oppervlakteactieve stoffen. In het lichaam ondergaat het oxidatie tot benzoëzuur, conjugatie met glycine om hippuurzuur te vormen, dat door de nieren wordt uitgescheiden. Heeft bij deze gebruiksmethode geen merkbaar psychoactief effect op het lichaam.
Dimethylamfetamine is een CNS-stimulerend middel dat minder krachtig is dan amfetamine en methamfetamine, met vergelijkbare effecten. N-formylmethamfetamine is een giftige stof die de huid en slijmvliezen irriteert, stofwisselingsstoornissen veroorzaakt, de neiging heeft om zich in het lichaam op te hopen en geestelijke stoornissen en organische laesies van het centrale zenuwstelsel veroorzaakt. In een zure omgeving wordt het gereduceerd tot methamfetamine.
N-formylmethamfetamine is een giftige stof die de huid en slijmvliezen irriteert, stofwisselingsstoornissen veroorzaakt, neiging tot accumulatie in het lichaam, wat mentale stoornissen en organische laesies van het centrale zenuwstelsel veroorzaakt.
1-Pnylpropeen is kankerverwekkend en mutageen; stapelt zich niet op in het lichaam. Frequente inademing veroorzaakt longkanker.
N-cyanomethylmethamfetamine is een sterk gif, heeft een plaatselijk irriterend effect op de huid en slijmvliezen, in het lichaam wordt het gemetaboliseerd tot cyaniden, die de celademhaling remmen. Het wordt alleen gevormd wanneer methamfetamine samen met tabak wordt gesublimeerd (bijvoorbeeld bij het roken van een sigaret met methamfetamine).
Conclusies.
1. Rook in geen geval methamfetamine met tabak.
2. Als je pure methamfetamine rookt, is het aan te raden om de dampen door een vloeistof met een zwak zuur te laten gaan (citroen-, appel- of sinaasappelsap, droge wijn, etc.) voordat je ze inhaleert. De gassen worden gekoeld in water en beschadigen het ademhalingssysteem niet. Als je deze aanbevelingen opvolgt, is het inhaleren van methamfetamine niet gevaarlijker dan intranasaal of oraal gebruik.
2. Als je pure methamfetamine rookt, is het aan te raden om de dampen door een vloeistof met een zwak zuur te laten gaan (citroen-, appel- of sinaasappelsap, droge wijn, etc.) voordat je ze inhaleert. De gassen worden gekoeld in water en beschadigen het ademhalingssysteem niet. Als je deze aanbevelingen opvolgt, is het inhaleren van methamfetamine niet gevaarlijker dan intranasaal of oraal gebruik.
Last edited by a moderator:
