Introduction
L'objectif de cette étude est de résumer la littérature relative à la pyrolyse et à l'ingestion de vapeur chauffée de méthamphétamine ainsi qu'aux processus de dégradation thermique qui l'accompagnent. La méthamphétamine est une drogue d'abus courante que l'on peut fumer. Fumer une drogue permet généralement d'obtenir un début d'action rapide, comparable, en ce qui concerne la méthamphétamine, à une administration par voie intraveineuse.
Dans la plupart des cas, la décomposition thermique commence par le clivage de la liaison la plus faible (souvent C-N) pour générer des radicaux libres qui forment ensuite les produits stériquement les plus stables. Le processus de chauffage produit souvent des produits de décomposition thermique ainsi que des métabolites. La toxicité aiguë et chronique de ces sous-produits est mal connue, voire inconnue.
L'inhalation de vapeurs comme mode d'ingestion permet aux composés d'atteindre les poumons par la bouche et le nez. Bien que les muqueuses de la bouche et du nez soient censées filtrer les particules, des composés hydrosolubles peuvent être piégés sur ces surfaces. Une fois dans les poumons, les molécules passent dans la circulation sanguine à une vitesse qui dépend du composé. Les facteurs qui influencent le degré d'absorption comprennent la distance parcourue par les substances inhalées dans les poumons, la solubilité intrinsèque dans le sang et la vitesse de circulation du sang dans les poumons. Une fois dans la circulation sanguine, les composés sont distribués aux tissus sans le métabolisme de premier ordre qui se produit avec les médicaments absorbés par le tractus gastro-intestinal. Par conséquent, la dose efficace d'un médicament donné ingéré par voie tabagique peut être beaucoup plus élevée que la même quantité de médicament ingérée par voie orale. En outre, les effets pharmacologiques d'un médicament fumé peuvent se produire presque instantanément. L'apparition rapide et intense des effets pharmacologiques est ce qui motive à fumer ou à s'injecter une substance donnée, par opposition à l'ingestion orale.
Dans la plupart des cas, la décomposition thermique commence par le clivage de la liaison la plus faible (souvent C-N) pour générer des radicaux libres qui forment ensuite les produits stériquement les plus stables. Le processus de chauffage produit souvent des produits de décomposition thermique ainsi que des métabolites. La toxicité aiguë et chronique de ces sous-produits est mal connue, voire inconnue.
L'inhalation de vapeurs comme mode d'ingestion permet aux composés d'atteindre les poumons par la bouche et le nez. Bien que les muqueuses de la bouche et du nez soient censées filtrer les particules, des composés hydrosolubles peuvent être piégés sur ces surfaces. Une fois dans les poumons, les molécules passent dans la circulation sanguine à une vitesse qui dépend du composé. Les facteurs qui influencent le degré d'absorption comprennent la distance parcourue par les substances inhalées dans les poumons, la solubilité intrinsèque dans le sang et la vitesse de circulation du sang dans les poumons. Une fois dans la circulation sanguine, les composés sont distribués aux tissus sans le métabolisme de premier ordre qui se produit avec les médicaments absorbés par le tractus gastro-intestinal. Par conséquent, la dose efficace d'un médicament donné ingéré par voie tabagique peut être beaucoup plus élevée que la même quantité de médicament ingérée par voie orale. En outre, les effets pharmacologiques d'un médicament fumé peuvent se produire presque instantanément. L'apparition rapide et intense des effets pharmacologiques est ce qui motive à fumer ou à s'injecter une substance donnée, par opposition à l'ingestion orale.
Le processus de chauffage
L'un des défis associés à l'identification des produits de décomposition thermique des drogues d'abus fumées consiste à déterminer des plages de température réalistes et représentatives du processus, tant du point de vue de l'utilisateur que de celui de l'analyse. Il n'existe pas de méthode unique pour "fumer", mais plutôt une gamme de conditions allant d'un chauffage léger à modéré avec un attirail à un chauffage plus agressif qui se produit dans un système de type cigarette. Dans le cas le plus simple, le chauffage volatilise la drogue pour qu'elle passe dans la circulation sanguine via les poumons. D'autres processus sont possibles, notamment la volatilisation d'autres composants et contaminants, la volatilisation suivie d'une dégradation thermique ou la dégradation thermique sur une surface suivie d'une volatilisation (figure 1).
Figure 1. Cadre supérieur : Voies par lesquelles un médicament ou un sel de médicament peut atteindre la phase gazeuse. Le générique B représente un médicament basique sous la forme non protonée (base libre) ; TD fait référence aux produits de décomposition thermique.
La méthamphétamine est basique et contient un groupe amine. Le solide peut être sous forme de base libre (B), de sel (typiquement mais pas exclusivement le sel de chlorhydrate), ou sous forme protonée (BH+). La vaporisation, condition préalable au tabagisme telle que définie dans cette revue, peut impliquer plus qu'un changement de phase (Figure 1, Voie 1), dont le degré dépendra du mode de chauffage, de la température, de la matrice et du médicament en question. La dégradation thermique du sel en forme de base libre peut d'abord se produire, suivie d'une vaporisation (figure 1, chemin 2). Dans d'autres conditions de chauffage, la base ou le sel peuvent subir une dégradation thermique avant d'être vaporisés (figure 1, voies 3 et 4), où une dégradation supplémentaire peut avoir lieu.
Les médicaments peuvent être ingérés par inhalation dans un cadre thérapeutique ou récréatif. Les agents thérapeutiques peuvent être administrés par inhalation, mais ces modes n'impliquent pas de chauffage agressif ; l'objectif est plutôt de générer un aérosol inhalable. La seule utilisation thérapeutique significative de substances vaporisées est l'anesthésie, où les agents sont généralement en phase vapeur à température ambiante. Les cigarettes électroniques sont de plus en plus populaires comme moyen d'administration de la nicotine. Ces dispositifs chauffent doucement des solutions de diols, d'arômes et de nicotine pour générer un aérosol inhalable. La chaleur est fournie par une batterie dont la température est comprise entre 40 et 65 °C. À ces températures, la dégradation thermique devrait être minimale. Au moment de la rédaction de cet article, aucun rapport publié traitant spécifiquement de l'ingestion de drogues abusives par le biais de cigarettes électroniques n'a été trouvé.
Comme le montre la figure 2a, les zones réactives sont la zone de combustion (réactions exothermiques) et la zone de pyrolyse, où les réactions endothermiques dominent. La combustion active se produit dans la pointe et est accentuée lorsque l'utilisateur "tire" sur la cigarette et aspire de l'air dans la région. Pendant la bouffée, la température augmente rapidement et peut atteindre 950 °C. L'oxygène est retiré de l'air lorsqu'il traverse la zone de combustion pour atteindre la zone de pyrolyse.
Les médicaments peuvent être ingérés par inhalation dans un cadre thérapeutique ou récréatif. Les agents thérapeutiques peuvent être administrés par inhalation, mais ces modes n'impliquent pas de chauffage agressif ; l'objectif est plutôt de générer un aérosol inhalable. La seule utilisation thérapeutique significative de substances vaporisées est l'anesthésie, où les agents sont généralement en phase vapeur à température ambiante. Les cigarettes électroniques sont de plus en plus populaires comme moyen d'administration de la nicotine. Ces dispositifs chauffent doucement des solutions de diols, d'arômes et de nicotine pour générer un aérosol inhalable. La chaleur est fournie par une batterie dont la température est comprise entre 40 et 65 °C. À ces températures, la dégradation thermique devrait être minimale. Au moment de la rédaction de cet article, aucun rapport publié traitant spécifiquement de l'ingestion de drogues abusives par le biais de cigarettes électroniques n'a été trouvé.
Comme le montre la figure 2a, les zones réactives sont la zone de combustion (réactions exothermiques) et la zone de pyrolyse, où les réactions endothermiques dominent. La combustion active se produit dans la pointe et est accentuée lorsque l'utilisateur "tire" sur la cigarette et aspire de l'air dans la région. Pendant la bouffée, la température augmente rapidement et peut atteindre 950 °C. L'oxygène est retiré de l'air lorsqu'il traverse la zone de combustion pour atteindre la zone de pyrolyse.
Figure 2. Cadre supérieur : Zones chauffées et flux d'air dans une cigarette. En bas à gauche : Zones chauffées et flux d'air dans un dispositif de chauffage improvisé. En bas à droite : processus de chauffage à l'air libre comme dans "chasing the dragon".
Les réactions chimiques sont ici dominées par la décomposition réductrice. La condensation et la filtration des particules se produisent sous forme de produits près de la bouche. Un article de 2004 traite d'expériences visant à déterminer le degré de dégradation thermique des composés volatilisés pendant le fumage d'une cigarette. En utilisant une pyrolyse analytique en entrée d'un GC-MS, les auteurs ont constaté que pour la plupart des composés, la majorité du composé d'origine est transférée au fumeur. Cette étude a démontré que le degré de transfert intact dépendait du poids de la formule et de la volatilité (plus le poids moléculaire est faible, plus le transfert intact est important) et, dans une moindre mesure, des groupes fonctionnels et de la matrice. Les auteurs ont comparé les résultats de la pyrolyse analytique au tabagisme en utilisant des composés radiomarqués et, pour les composés relativement volatils (<~300Da), ont indiqué que la pyrolyse analytique était un bon modèle pour le tabagisme. Une mise en garde a été formulée : cette méthode surestime le degré de pyrolyse des composés plus grands et moins volatils. Cette limitation n'est pas critique dans le contexte des drogues d'abus, dont la plupart ont un poids moléculaire inférieur à 400Da.
Le fait de fumer une cigarette ne reproduit pas le processus typique d'ingestion de drogues telles que la cocaïne, la méthamphétamine, l'amphétamine, l'héroïne et le fentanyl. Dans ces cas (figures 2b et 2c), les drogues sont placées sur une surface ou dans un tuyau de fortune tel qu'une ampoule électrique et chauffées à l'aide d'un briquet. La vapeur est aspirée dans les poumons à l'aide d'une paille ou d'un dispositif similaire. Selon la conception de l'appareil, l'utilisateur peut aspirer de l'air sur le matériau chauffé ou, dans le cas des tuyaux, à travers le matériau. Il n'y a pas de zone de combustion comparable à celle des cigarettes. Par conséquent, de nombreux modes de fumage sont mieux décrits comme un chauffage à l'air libre dans des conditions d'oxydation. Dans la méthode appelée "chasser le dragon", la substance est placée sur une surface telle qu'une feuille d'aluminium et chauffée à l'aide d'un briquet. La feuille atteint des températures élevées pouvant aller jusqu'à 600 °C en quelques secondes, bien que l'absorption de la chaleur par la matrice (déterminée par les capacités thermiques) puisse limiter la température du solide à environ 400 °C.
Le fait de fumer une cigarette ne reproduit pas le processus typique d'ingestion de drogues telles que la cocaïne, la méthamphétamine, l'amphétamine, l'héroïne et le fentanyl. Dans ces cas (figures 2b et 2c), les drogues sont placées sur une surface ou dans un tuyau de fortune tel qu'une ampoule électrique et chauffées à l'aide d'un briquet. La vapeur est aspirée dans les poumons à l'aide d'une paille ou d'un dispositif similaire. Selon la conception de l'appareil, l'utilisateur peut aspirer de l'air sur le matériau chauffé ou, dans le cas des tuyaux, à travers le matériau. Il n'y a pas de zone de combustion comparable à celle des cigarettes. Par conséquent, de nombreux modes de fumage sont mieux décrits comme un chauffage à l'air libre dans des conditions d'oxydation. Dans la méthode appelée "chasser le dragon", la substance est placée sur une surface telle qu'une feuille d'aluminium et chauffée à l'aide d'un briquet. La feuille atteint des températures élevées pouvant aller jusqu'à 600 °C en quelques secondes, bien que l'absorption de la chaleur par la matrice (déterminée par les capacités thermiques) puisse limiter la température du solide à environ 400 °C.
Terminologie et mécanisme
Le terme le plus fréquemment utilisé pour décrire le processus de fumage dans le contexte des drogues d'abus est la pyrolyse. La pyrolyse est un type de réaction de dégradation thermique en phase gazeuse qui peut se produire dans des conditions aérobies ou anaérobies. Au sens strict, la pyrolyse n'est pas une combustion, mais elle peut conduire à l'initiation d'une combustion. La plage de température à laquelle se produit la pyrolyse dépend de la matière en cours de décomposition. Dans cette étude, le terme pyrolyse sera utilisé de manière générique pour décrire la rupture de liaisons produisant des radicaux libres qui génèrent, directement ou indirectement, des molécules de produit. Dans la majorité des cas, le clivage initial est basé sur la force des liaisons et les composés formés peuvent être prédits sur la base de la stabilité relative des produits et des produits de réarrangement potentiels. Les réactions de pyrolyse (par ordre de fréquence) comprennent les éliminations, les réarrangements, les oxydations, les réductions, les substitutions et les ajouts. Il convient de noter que la pyrolyse en phase gazeuse a été largement étudiée dans des domaines tels que la combustion, la combustion de la biomasse, les polymères et l'énergie/les carburants, mais il n'existe pas d'outils ou d'applications prêts à l'emploi qui permettent une prédiction rapide in silico des produits pyrolytiques susceptibles de se former à partir d'une petite molécule donnée dans un ensemble de conditions donné. Parmi les types de réaction mentionnés, l'élimination pyrolytique est la plus couramment observée et peut être classée en α-éliminations, β-éliminations, 1,3-éliminations, etc., en fonction des atomes impliqués dans le clivage initial de la liaison et des atomes éliminés. Nombre de ces réactions d'élimination suivent un mécanisme Ei, un processus d'élimination intramoléculaire (i). L'état de transition est cyclique et toute double liaison nouvellement formée se dirige généralement vers le carbone le moins substitué (règle de Hoffmann). Si une double liaison existe déjà dans la molécule avant la réaction, la formation d'un système conjugué sera favorisée si cela est possible d'un point de vue stérique.
Quelques articles ont abordé l'influence de l'état de protonation et de la forme du sel acide des médicaments de base évalués pour les produits pyrolytiques. L'anion chlorure (d'un sel HCl) peut agir comme un nucléophile et, par conséquent, des produits chlorés ont été observés comme produits de pyrolyse.
Quelques articles ont abordé l'influence de l'état de protonation et de la forme du sel acide des médicaments de base évalués pour les produits pyrolytiques. L'anion chlorure (d'un sel HCl) peut agir comme un nucléophile et, par conséquent, des produits chlorés ont été observés comme produits de pyrolyse.
Figure 3. Produits de pyrolyse de la méthamphétamine signalés.
Il existe sept principaux produits de pyrolyse : l'amphétamine (17, figure 3), la trans-phénylacétone (18, figure 3), la diméthylamphétamine (19, figure 3), la n-acétyl, la n-propionyl, la n-formyl-méthylméthamphétamine (20, figure 3) et la n-cyanométhylméthamphétamine (21, figure 3). Une étude de 1999 a confirmé bon nombre de ces produits pyrolytiques et en a identifié de nombreux autres, dont la furfurylméthylamphétamine, le 2-propénylbenzène, le benzylméthylcétoxime, le 3,4-dihydro-2-naphtaléone, la n-formylamphétamine, la n-acétylamphétamine et le bibenzyl, bien que les identifications n'aient pas été confirmées par des étalons de référence.
Un article publié en 2007 par Ely et al. a utilisé une sonde pyrométrique analytique et a identifié l'amphétamine, l'éthylbenzène, le 1-phénylpropène (22, figure 3), le toluène, le styrène, l'éphédrine, la nor-éphédrine et plusieurs métabolites comme étant des produits pyrolytiques. Quelques mélanges ont été évalués (avec de la caféine, de la lidocaïne et de la benzocaïne) et aucune différence notable n'a été observée dans les produits pyrolytiques de la méthamphétamine. Le bibenzyl a également été signalé, mais son identification n'a pas été confirmée par des normes de référence.
Les derniers composants cités n'ont pas d'effet significatif sur le corps du consommateur en raison des quantités extrêmement faibles. Par exemple, la sublimation de 1 g de méthamphétamine ne produit pas plus de 0,00001 g d'éphédrine et de noréphédrine, ce qui est 1000 fois inférieur à la dose minimale efficace. Il est probable qu'un certain nombre d'autres substances se forment pendant la sublimation, mais en quantités tellement insignifiantes qu'il n'est pas possible de les identifier à ce stade du développement des méthodes de contrôle.
Un article publié en 2007 par Ely et al. a utilisé une sonde pyrométrique analytique et a identifié l'amphétamine, l'éthylbenzène, le 1-phénylpropène (22, figure 3), le toluène, le styrène, l'éphédrine, la nor-éphédrine et plusieurs métabolites comme étant des produits pyrolytiques. Quelques mélanges ont été évalués (avec de la caféine, de la lidocaïne et de la benzocaïne) et aucune différence notable n'a été observée dans les produits pyrolytiques de la méthamphétamine. Le bibenzyl a également été signalé, mais son identification n'a pas été confirmée par des normes de référence.
Les derniers composants cités n'ont pas d'effet significatif sur le corps du consommateur en raison des quantités extrêmement faibles. Par exemple, la sublimation de 1 g de méthamphétamine ne produit pas plus de 0,00001 g d'éphédrine et de noréphédrine, ce qui est 1000 fois inférieur à la dose minimale efficace. Il est probable qu'un certain nombre d'autres substances se forment pendant la sublimation, mais en quantités tellement insignifiantes qu'il n'est pas possible de les identifier à ce stade du développement des méthodes de contrôle.
Produits de pyrolyse - bref aperçu
L'amphétamine est un stimulant du système nerveux central qui, comme la méthamphétamine, repose sur une augmentation de la libération de catécholamines (dopamine, norépinéphrine et sérotonine) à partir des terminaisons présynaptiques, ce qui réduit la fatigue, induit un regain d'énergie, réduit le besoin de sommeil et supprime l'appétit.
Laphénylacétone est une substance utilisée pour la synthèse de l'amphétamine et de la méthamphétamine, ainsi qu'un métabolite inactif de ces agents tensioactifs. Dans l'organisme, elle subit une oxydation en acide benzoïque, une conjugaison avec la glycine pour former de l'acide hippurique, qui est excrété par les reins. Ce mode d'utilisation n'a pas d'effet psychoactif notable sur l'organisme.
Ladiméthylamphétamine est un stimulant du SNC moins puissant que l'amphétamine et la méthamphétamine, mais dont les effets sont similaires. La N-formylméthamphétamine est une substance toxique qui irrite la peau et les muqueuses, provoque des troubles métaboliques, a tendance à s'accumuler dans l'organisme, provoquant des troubles mentaux, des lésions organiques du système nerveux central. Elle est réduite en méthamphétamine dans un environnement acide.
La N-formylméthamphétamine est une substance toxique qui irrite la peau et les muqueuses, provoque des troubles du métabolisme, tend à s'accumuler dans l'organisme, provoque des troubles mentaux, des lésions organiques du système nerveux central et se réduit en méthamphétamine en milieu acide.
Le1-Pnylpropène est cancérigène et mutagène ; il ne s'accumule pas dans l'organisme. L'inhalation fréquente provoque le cancer du poumon.
LaN-cyanométhylméthamphétamine est un poison puissant, qui a un effet irritant local sur la peau et les muqueuses ; dans l'organisme, elle est métabolisée en cyanures, qui inhibent la respiration cellulaire. Elle ne se forme que lorsque la méthamphétamine est sublimée avec du tabac (par exemple, en fumant une cigarette avec de la méthamphétamine).
Laphénylacétone est une substance utilisée pour la synthèse de l'amphétamine et de la méthamphétamine, ainsi qu'un métabolite inactif de ces agents tensioactifs. Dans l'organisme, elle subit une oxydation en acide benzoïque, une conjugaison avec la glycine pour former de l'acide hippurique, qui est excrété par les reins. Ce mode d'utilisation n'a pas d'effet psychoactif notable sur l'organisme.
Ladiméthylamphétamine est un stimulant du SNC moins puissant que l'amphétamine et la méthamphétamine, mais dont les effets sont similaires. La N-formylméthamphétamine est une substance toxique qui irrite la peau et les muqueuses, provoque des troubles métaboliques, a tendance à s'accumuler dans l'organisme, provoquant des troubles mentaux, des lésions organiques du système nerveux central. Elle est réduite en méthamphétamine dans un environnement acide.
La N-formylméthamphétamine est une substance toxique qui irrite la peau et les muqueuses, provoque des troubles du métabolisme, tend à s'accumuler dans l'organisme, provoque des troubles mentaux, des lésions organiques du système nerveux central et se réduit en méthamphétamine en milieu acide.
Le1-Pnylpropène est cancérigène et mutagène ; il ne s'accumule pas dans l'organisme. L'inhalation fréquente provoque le cancer du poumon.
LaN-cyanométhylméthamphétamine est un poison puissant, qui a un effet irritant local sur la peau et les muqueuses ; dans l'organisme, elle est métabolisée en cyanures, qui inhibent la respiration cellulaire. Elle ne se forme que lorsque la méthamphétamine est sublimée avec du tabac (par exemple, en fumant une cigarette avec de la méthamphétamine).
Conclusions.
1. Ne fumez en aucun cas de la méthamphétamine avec du tabac.
2. Si vous fumez de la méthamphétamine pure, il est conseillé de faire passer les vapeurs dans un liquide contenant un acide faible (jus de citron, de pomme ou d'orange, vin sec, etc.) avant de les inhaler. Les gaz sont refroidis dans l'eau et n'endommagent pas le système respiratoire. Si vous suivez ces recommandations, l'inhalation de méthamphétamine n'est pas plus dangereuse que l'usage intranasal ou oral.
2. Si vous fumez de la méthamphétamine pure, il est conseillé de faire passer les vapeurs dans un liquide contenant un acide faible (jus de citron, de pomme ou d'orange, vin sec, etc.) avant de les inhaler. Les gaz sont refroidis dans l'eau et n'endommagent pas le système respiratoire. Si vous suivez ces recommandations, l'inhalation de méthamphétamine n'est pas plus dangereuse que l'usage intranasal ou oral.
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