Introdução
O objetivo desta análise é resumir a literatura até à data relacionada com a pirólise e a ingestão de vapor aquecido de metanfetamina e os processos de degradação térmica que a acompanham. A metanfetamina é uma droga de abuso comum que pode ser fumada. O consumo de uma droga tem geralmente um rápido início de ação, comparável, no caso da metanfetamina, à administração intravenosa.
Na maioria dos casos, a decomposição térmica começa com a clivagem da ligação mais fraca (frequentemente C-N) para gerar radicais livres que formam os produtos estericamente mais estáveis. O processo de aquecimento produz frequentemente produtos de decomposição térmica, bem como metabolitos. A toxicidade aguda e crónica destes subprodutos é mal conhecida, se é que é mesmo conhecida.
A inalação de vapores como modo de ingestão fornece compostos aos pulmões através da boca e do nariz. Embora as membranas mucosas da boca e do nariz se destinem a filtrar as partículas, pode ocorrer a retenção de compostos solúveis em água nestas superfícies. Uma vez nos pulmões, as moléculas dividem-se na corrente sanguínea a um ritmo dependente do composto. Os factores que influenciam o grau de absorção incluem a distância que as substâncias inaladas percorrem até aos pulmões, a solubilidade intrínseca no sangue e a taxa de fluxo sanguíneo através dos pulmões. Uma vez na corrente sanguínea, os compostos são distribuídos para os tecidos sem o metabolismo de primeira ordem que ocorre com os fármacos absorvidos pelo trato gastrointestinal. Consequentemente, a dose efectiva de um determinado fármaco ingerido por via tabágica pode ser muito mais elevada do que a mesma quantidade de fármaco ingerida por via oral. Além disso, os efeitos farmacológicos podem ocorrer quase instantaneamente com uma droga fumada. O início rápido e intenso dos efeitos farmacológicos é a força motivadora para fumar ou injetar uma determinada substância, por oposição à ingestão oral.
Na maioria dos casos, a decomposição térmica começa com a clivagem da ligação mais fraca (frequentemente C-N) para gerar radicais livres que formam os produtos estericamente mais estáveis. O processo de aquecimento produz frequentemente produtos de decomposição térmica, bem como metabolitos. A toxicidade aguda e crónica destes subprodutos é mal conhecida, se é que é mesmo conhecida.
A inalação de vapores como modo de ingestão fornece compostos aos pulmões através da boca e do nariz. Embora as membranas mucosas da boca e do nariz se destinem a filtrar as partículas, pode ocorrer a retenção de compostos solúveis em água nestas superfícies. Uma vez nos pulmões, as moléculas dividem-se na corrente sanguínea a um ritmo dependente do composto. Os factores que influenciam o grau de absorção incluem a distância que as substâncias inaladas percorrem até aos pulmões, a solubilidade intrínseca no sangue e a taxa de fluxo sanguíneo através dos pulmões. Uma vez na corrente sanguínea, os compostos são distribuídos para os tecidos sem o metabolismo de primeira ordem que ocorre com os fármacos absorvidos pelo trato gastrointestinal. Consequentemente, a dose efectiva de um determinado fármaco ingerido por via tabágica pode ser muito mais elevada do que a mesma quantidade de fármaco ingerida por via oral. Além disso, os efeitos farmacológicos podem ocorrer quase instantaneamente com uma droga fumada. O início rápido e intenso dos efeitos farmacológicos é a força motivadora para fumar ou injetar uma determinada substância, por oposição à ingestão oral.
O processo de aquecimento
Um dos desafios associados à identificação dos produtos de decomposição térmica das drogas de abuso fumadas é a determinação de intervalos de temperatura realistas e representativos do processo, tanto do ponto de vista do utilizador como do ponto de vista analítico. Não existe um método único de "fumar", mas sim uma gama de condições que vão desde o aquecimento ligeiro a moderado com parafernália até ao aquecimento mais agressivo que ocorre num sistema semelhante ao do cigarro. No caso mais simples, o aquecimento volatiliza a droga para que esta chegue à corrente sanguínea através dos pulmões. Outros processos são possíveis, incluindo a volatilização de outros componentes e contaminantes; volatilização seguida de degradação térmica; ou degradação térmica numa superfície seguida de volatilização (Figura 1).
Figura 1. Quadro superior: Vias pelas quais um fármaco ou sal de fármaco pode atingir a fase gasosa. O genérico B representa um fármaco básico na forma não protonada (base livre); TD refere-se a produtos de decomposição térmica.
A metanfetamina é básica e contém um grupo amina. O sólido pode estar na forma de base livre (B), na forma de sal (normalmente, mas não exclusivamente, o sal de cloridrato) ou na forma protonada (BH+). A vaporização, a condição pré-requisito para fumar, conforme definida nesta revisão, pode envolver mais do que uma mudança de fase (Figura 1, Caminho 1), cujo grau dependerá do modo de aquecimento, da temperatura, da matriz e do fármaco em questão. Pode ocorrer primeiro a degradação térmica do sal para a forma de base livre, seguida de vaporização subsequente (Figura 1, Caminho 2). Sob diferentes condições de aquecimento, a base ou o sal podem sofrer degradação térmica antes da vaporização (Figura 1, Caminhos 3 e 4), onde pode ocorrer degradação adicional.
As drogas podem ser ingeridas por inalação em contextos terapêuticos e recreativos. Os agentes terapêuticos podem ser administrados por inalação, mas estes modos não envolvem um aquecimento agressivo; em vez disso, o objetivo é gerar um aerossol inalável. A única utilização terapêutica significativa de substâncias vaporizadas é a anestesia, em que os agentes se encontram normalmente na fase de vapor à temperatura ambiente. Os cigarros electrónicos estão a ganhar popularidade como meio de administração de nicotina. Estes dispositivos aquecem suavemente soluções de dióis, aromatizantes e nicotina para gerar um aerossol inalável. O calor é fornecido através de uma bateria com temperaturas na ordem dos 40-65 °C. A estas temperaturas, espera-se que a degradação térmica seja mínima. Até ao momento da redação do presente documento, não foram localizados quaisquer relatórios publicados que discutam especificamente a ingestão de drogas de abuso através de cigarros electrónicos.
Como se mostra na Figura 2a, as áreas reactivas são a zona de combustão (reacções exotérmicas) e a zona de pirólise, onde dominam as reacções endotérmicas. A combustão ativa ocorre na ponta e acentua-se quando o utilizador "dá uma passa" no cigarro e aspira ar através da região. Durante a tragada, a temperatura aumenta rapidamente e pode aproximar-se dos 950 °C. O oxigénio é retirado do ar à medida que este flui através da região de combustão para a região pirolítica.
As drogas podem ser ingeridas por inalação em contextos terapêuticos e recreativos. Os agentes terapêuticos podem ser administrados por inalação, mas estes modos não envolvem um aquecimento agressivo; em vez disso, o objetivo é gerar um aerossol inalável. A única utilização terapêutica significativa de substâncias vaporizadas é a anestesia, em que os agentes se encontram normalmente na fase de vapor à temperatura ambiente. Os cigarros electrónicos estão a ganhar popularidade como meio de administração de nicotina. Estes dispositivos aquecem suavemente soluções de dióis, aromatizantes e nicotina para gerar um aerossol inalável. O calor é fornecido através de uma bateria com temperaturas na ordem dos 40-65 °C. A estas temperaturas, espera-se que a degradação térmica seja mínima. Até ao momento da redação do presente documento, não foram localizados quaisquer relatórios publicados que discutam especificamente a ingestão de drogas de abuso através de cigarros electrónicos.
Como se mostra na Figura 2a, as áreas reactivas são a zona de combustão (reacções exotérmicas) e a zona de pirólise, onde dominam as reacções endotérmicas. A combustão ativa ocorre na ponta e acentua-se quando o utilizador "dá uma passa" no cigarro e aspira ar através da região. Durante a tragada, a temperatura aumenta rapidamente e pode aproximar-se dos 950 °C. O oxigénio é retirado do ar à medida que este flui através da região de combustão para a região pirolítica.
Figura 2. Quadro superior: Zonas aquecidas e fluxo de ar num cigarro. Quadro inferior esquerdo: Zonas aquecidas e fluxo de ar num dispositivo de aquecimento improvisado. Em baixo à direita: Processo de aquecimento ao ar livre como em "Chasing the Dragon".
As reacções químicas aqui são dominadas pela decomposição redutora. A condensação e a filtragem de partículas ocorrem como produtos perto da boca. Um artigo de 2004 discutiu experiências para determinar até que ponto os compostos volatilizados eram degradados termicamente durante o consumo de cigarros. Utilizando uma entrada de pirólise analítica para um GC-MS, os autores descobriram que, para a maioria dos compostos, a maior parte do composto original é transferida para o fumador. Este estudo demonstrou que o grau de transferência intacta dependia do peso da fórmula e da volatilidade (quanto menor o peso molecular, maior a transferência intacta) e, em menor grau, dos grupos funcionais e da matriz. Os autores compararam os resultados da pirólise analítica com a fumagem utilizando compostos radiomarcados e, para compostos relativamente voláteis (<~300Da), referiram que a pirólise analítica era um bom modelo para a fumagem. Os autores fizeram uma ressalva: esta metodologia sobrestimava o grau de pirólise de compostos maiores e menos voláteis. Esta limitação não é crítica no contexto das drogas de abuso, a maioria das quais tem pesos moleculares inferiores a 400Da.
Fumar cigarros não imita o processo típico usado para ingerir drogas como cocaína, metanfetamina, anfetamina, heroína e fentanil. Nestes casos (Figuras 2b e 2c), as drogas são colocadas numa superfície ou num tubo improvisado, como uma lâmpada, e aquecidas com um isqueiro. O vapor é aspirado para os pulmões através de uma palhinha ou de um dispositivo semelhante. Consoante a conceção do dispositivo, o utilizador pode aspirar ar sobre o material aquecido ou, no caso dos tubos, através do material. Não existe uma zona de combustão comparável à dos cigarros. Por conseguinte, muitas formas de fumar são melhor descritas como aquecimento ao ar livre em condições oxidativas. No método referido como "perseguir o dragão", a substância é colocada numa superfície como a folha de alumínio e aquecida com um isqueiro. A folha de alumínio atinge temperaturas elevadas de até 600 °C em poucos segundos, embora a absorção de calor pela matriz (determinada pelas capacidades térmicas) possa limitar a temperatura do sólido a cerca de 400 °C.
Fumar cigarros não imita o processo típico usado para ingerir drogas como cocaína, metanfetamina, anfetamina, heroína e fentanil. Nestes casos (Figuras 2b e 2c), as drogas são colocadas numa superfície ou num tubo improvisado, como uma lâmpada, e aquecidas com um isqueiro. O vapor é aspirado para os pulmões através de uma palhinha ou de um dispositivo semelhante. Consoante a conceção do dispositivo, o utilizador pode aspirar ar sobre o material aquecido ou, no caso dos tubos, através do material. Não existe uma zona de combustão comparável à dos cigarros. Por conseguinte, muitas formas de fumar são melhor descritas como aquecimento ao ar livre em condições oxidativas. No método referido como "perseguir o dragão", a substância é colocada numa superfície como a folha de alumínio e aquecida com um isqueiro. A folha de alumínio atinge temperaturas elevadas de até 600 °C em poucos segundos, embora a absorção de calor pela matriz (determinada pelas capacidades térmicas) possa limitar a temperatura do sólido a cerca de 400 °C.
Terminologia e mecanismo
O termo mais frequentemente utilizado para descrever o processo de fumagem no contexto das drogas de abuso é pirólise. A pirólise é um tipo de reação de degradação térmica em fase gasosa que pode ocorrer em condições aeróbias ou não aeróbias. Em termos estritos, a pirólise não é uma combustão, mas pode levar ao início da combustão. A gama de temperaturas a que a pirólise ocorre depende do material em decomposição. Nesta revisão, a pirólise será utilizada genericamente para descrever a quebra de ligações que produzem radicais livres que geram, direta ou indiretamente, moléculas de produto. Na maioria dos casos, a clivagem inicial é baseada na força da ligação e os compostos formados podem ser previstos com base na estabilidade relativa dos produtos e nos potenciais produtos de rearranjo. As reacções de pirólise (por ordem de frequência) incluem eliminações, rearranjos, oxidações, reduções, substituições e adições. É de salientar que a pirólise em fase gasosa tem sido amplamente estudada em áreas como a combustão, a queima de biomassa, polímeros e energia/combustíveis, mas não existem ferramentas ou aplicações prontas que permitam uma previsão rápida in silico dos produtos pirolíticos que se podem formar a partir de uma determinada molécula pequena num determinado conjunto de condições. Dos tipos de reação referidos, a eliminação pirolítica é a mais frequentemente observada e pode ser classificada como α-eliminação, β-eliminação, 1,3-eliminação, etc., dependendo dos átomos envolvidos na clivagem inicial da ligação e dos átomos eliminados. Muitas destas reacções de eliminação seguem um mecanismo Ei, um processo de eliminação intra-molecular (i). O estado de transição é cíclico e qualquer ligação dupla recém-formada dirige-se geralmente para o carbono menos substituído (regra de Hoffmann). Se já existir uma ligação dupla na molécula antes da reação, a formação de um sistema conjugado será favorecida se for estericamente viável.
Alguns trabalhos abordaram a influência do estado de protonação e da forma de sal ácido dos fármacos básicos avaliados para produtos pirolíticos. O anião cloreto (de um sal de HCl) pode atuar como nucleófilo e, como resultado, foram observados produtos clorados como produtos de pirólise.
Alguns trabalhos abordaram a influência do estado de protonação e da forma de sal ácido dos fármacos básicos avaliados para produtos pirolíticos. O anião cloreto (de um sal de HCl) pode atuar como nucleófilo e, como resultado, foram observados produtos clorados como produtos de pirólise.
Figura 3. Produtos pirolíticos registados da metanfetamina.
Existem sete produtos principais de pirólise: anfetamina (17, figura 3), trans-fenilacetona (18, figura 3), dimetilanfetamina (19, figura 3), n-acetil, n-propionil, n-formil-metilmetanfetamina (20, figura 3) e n-cianometilmetanfetamina (21, figura 3). Um estudo de 1999 confirmou muitos destes produtos pirolíticos e identificou numerosos outros, incluindo furfurilmetilanfetamina, 2-propenilbenzeno, benzilmetilcetoxima, 3,4-di-hidro-2-naftaleona, n-formilanfetamina, n-acetilanfetamina e bibenzil, embora as identificações não tenham sido confirmadas por padrões de referência.
Um estudo publicado em 2007 por Ely et al. utilizou uma sonda pirolítica analítica e identificou como produtos pirolíticos a anfetamina, o etilbenzeno, o 1-fenilpropeno (22, Figura 3), o tolueno, o estireno, a efedrina, a nor-efedrina e vários metabolitos. Foram avaliadas algumas misturas (com cafeína, lidocaína e benzocaína), sem diferenças assinaláveis nos produtos pirolíticos da metanfetamina. O benzil também foi registado, mas a sua identificação não foi confirmada por padrões de referência.
Os últimos componentes listados não têm um efeito significativo no corpo do consumidor devido às quantidades extremamente pequenas. Por exemplo, a sublimação de 1 g de metanfetamina não produz mais do que 0,00001 g de efedrina e norefedrina, o que é 1000 vezes inferior à dose mínima eficaz. Provavelmente, durante a sublimação, formam-se outras substâncias, mas em quantidades tão insignificantes que não é possível identificá-las nesta fase de desenvolvimento dos métodos de controlo.
Um estudo publicado em 2007 por Ely et al. utilizou uma sonda pirolítica analítica e identificou como produtos pirolíticos a anfetamina, o etilbenzeno, o 1-fenilpropeno (22, Figura 3), o tolueno, o estireno, a efedrina, a nor-efedrina e vários metabolitos. Foram avaliadas algumas misturas (com cafeína, lidocaína e benzocaína), sem diferenças assinaláveis nos produtos pirolíticos da metanfetamina. O benzil também foi registado, mas a sua identificação não foi confirmada por padrões de referência.
Os últimos componentes listados não têm um efeito significativo no corpo do consumidor devido às quantidades extremamente pequenas. Por exemplo, a sublimação de 1 g de metanfetamina não produz mais do que 0,00001 g de efedrina e norefedrina, o que é 1000 vezes inferior à dose mínima eficaz. Provavelmente, durante a sublimação, formam-se outras substâncias, mas em quantidades tão insignificantes que não é possível identificá-las nesta fase de desenvolvimento dos métodos de controlo.
Resumo dos produtos de pirólise
A anfetamina é um estimulante do sistema nervoso central que, tal como a metanfetamina, se baseia num aumento da libertação de catecolaminas (dopamina, norepinefrina e serotonina) a partir das terminações pré-sinápticas, o que reduz a fadiga, induz um aumento de energia, reduz a necessidade de sono e suprime o apetite.
A fenilacetona é uma substância utilizada para a síntese da anfetamina e da metanfetamina, bem como um metabolito inativo destes tensioactivos. No organismo, sofre oxidação em ácido benzoico, conjuga-se com a glicina para formar ácido hipúrico, que é excretado pelos rins. Não tem um efeito psicoativo percetível no organismo com este método de utilização.
A dimetilanfetamina é um estimulante do SNC menos potente do que a anfetamina e a metanfetamina, com efeitos semelhantes. A N-formilmetanfetamina é uma substância tóxica que irrita a pele e as mucosas, provoca perturbações metabólicas, tende a acumular-se no organismo, provocando perturbações mentais, lesões orgânicas do sistema nervoso central. É reduzida a metanfetamina num ambiente ácido.
A N-formilmetanfetamina é uma substância tóxica que irrita a pele e as mucosas, provoca perturbações metabólicas, tende a acumular-se no organismo, causando perturbações mentais e lesões orgânicas do sistema nervoso central.
O 1-Pnilpropeno é um agente cancerígeno e mutagénico; não se acumula no organismo. A inalação frequente provoca cancro do pulmão.
A N-cianometilmetanfetamina é um veneno forte, tem um efeito irritante local na pele e nas membranas mucosas, no corpo é metabolizada em cianetos, que inibem a respiração celular. Só se forma quando a metanfetamina é sublimada juntamente com o tabaco (por exemplo, quando se fuma um cigarro com metanfetamina).
A fenilacetona é uma substância utilizada para a síntese da anfetamina e da metanfetamina, bem como um metabolito inativo destes tensioactivos. No organismo, sofre oxidação em ácido benzoico, conjuga-se com a glicina para formar ácido hipúrico, que é excretado pelos rins. Não tem um efeito psicoativo percetível no organismo com este método de utilização.
A dimetilanfetamina é um estimulante do SNC menos potente do que a anfetamina e a metanfetamina, com efeitos semelhantes. A N-formilmetanfetamina é uma substância tóxica que irrita a pele e as mucosas, provoca perturbações metabólicas, tende a acumular-se no organismo, provocando perturbações mentais, lesões orgânicas do sistema nervoso central. É reduzida a metanfetamina num ambiente ácido.
A N-formilmetanfetamina é uma substância tóxica que irrita a pele e as mucosas, provoca perturbações metabólicas, tende a acumular-se no organismo, causando perturbações mentais e lesões orgânicas do sistema nervoso central.
O 1-Pnilpropeno é um agente cancerígeno e mutagénico; não se acumula no organismo. A inalação frequente provoca cancro do pulmão.
A N-cianometilmetanfetamina é um veneno forte, tem um efeito irritante local na pele e nas membranas mucosas, no corpo é metabolizada em cianetos, que inibem a respiração celular. Só se forma quando a metanfetamina é sublimada juntamente com o tabaco (por exemplo, quando se fuma um cigarro com metanfetamina).
Conclusões.
1. Não fumar metanfetamina com tabaco em nenhuma circunstância.
2. No caso de se fumar metanfetamina pura, é aconselhável passar os vapores por um líquido que contenha um ácido fraco (sumo de limão, maçã ou laranja, vinho seco, etc.) antes de os inalar. Os gases são arrefecidos em água e não prejudicam o sistema respiratório. Se seguir estas recomendações, a inalação de metanfetamina não é mais perigosa do que a utilização intranasal ou oral.
2. No caso de se fumar metanfetamina pura, é aconselhável passar os vapores por um líquido que contenha um ácido fraco (sumo de limão, maçã ou laranja, vinho seco, etc.) antes de os inalar. Os gases são arrefecidos em água e não prejudicam o sistema respiratório. Se seguir estas recomendações, a inalação de metanfetamina não é mais perigosa do que a utilização intranasal ou oral.
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