Inledning
Syftet med denna genomgång är att sammanfatta den litteratur som hittills har publicerats om pyrolys och intag av metamfetamin i uppvärmd ånga och de termiska nedbrytningsprocesser som följer med detta. Metamfetamin är en vanlig rökbar missbruksdrog. Rökning av en drog ger i allmänhet en snabbt insättande effekt, som när det gäller metamfetamin kan jämföras med intravenös administrering.
I de flesta fall börjar den termiska nedbrytningen med klyvning av den svagaste bindningen (ofta C-N) för att generera fria radikaler som sedan bildar de mest stabila steriskt gynnade produkterna. Uppvärmningsprocessen ger ofta upphov till termiska nedbrytningsprodukter samt metaboliter. Den akuta och kroniska toxiciteten hos dessa biprodukter är dåligt känd, om ens känd alls.
Vid inandning av ångor via munnen och näsan kommer ämnena ner i lungorna. Slemhinnorna i mun och näsa är avsedda att filtrera bort partiklar, men vattenlösliga föreningar kan fastna på dessa ytor. Väl i lungorna fördelas molekylerna i blodomloppet med en hastighet som är beroende av föreningens sammansättning. Faktorer som påverkar graden av absorption är bland annat hur långt de inandade ämnena färdas i lungorna, den inneboende lösligheten i blodet och blodflödeshastigheten genom lungorna. Väl i blodomloppet fördelas substanserna till vävnaderna utan den första ordningens metabolism som sker med läkemedel som absorberas från mag-tarmkanalen. Följaktligen kan den effektiva dosen av ett visst läkemedel som intas genom rökning vara mycket högre än samma mängd läkemedel som intas oralt. Dessutom kan farmakologiska effekter uppträda nästan omedelbart med en rökt drog. Den snabba och intensiva uppkomsten av farmakologiska effekter är den drivande kraften bakom att röka eller injicera en viss substans, i motsats till oralt intag.
I de flesta fall börjar den termiska nedbrytningen med klyvning av den svagaste bindningen (ofta C-N) för att generera fria radikaler som sedan bildar de mest stabila steriskt gynnade produkterna. Uppvärmningsprocessen ger ofta upphov till termiska nedbrytningsprodukter samt metaboliter. Den akuta och kroniska toxiciteten hos dessa biprodukter är dåligt känd, om ens känd alls.
Vid inandning av ångor via munnen och näsan kommer ämnena ner i lungorna. Slemhinnorna i mun och näsa är avsedda att filtrera bort partiklar, men vattenlösliga föreningar kan fastna på dessa ytor. Väl i lungorna fördelas molekylerna i blodomloppet med en hastighet som är beroende av föreningens sammansättning. Faktorer som påverkar graden av absorption är bland annat hur långt de inandade ämnena färdas i lungorna, den inneboende lösligheten i blodet och blodflödeshastigheten genom lungorna. Väl i blodomloppet fördelas substanserna till vävnaderna utan den första ordningens metabolism som sker med läkemedel som absorberas från mag-tarmkanalen. Följaktligen kan den effektiva dosen av ett visst läkemedel som intas genom rökning vara mycket högre än samma mängd läkemedel som intas oralt. Dessutom kan farmakologiska effekter uppträda nästan omedelbart med en rökt drog. Den snabba och intensiva uppkomsten av farmakologiska effekter är den drivande kraften bakom att röka eller injicera en viss substans, i motsats till oralt intag.
Uppvärmningsprocessen
En av utmaningarna i samband med identifiering av termiska nedbrytningsprodukter av rökta missbrukssubstanser är att fastställa realistiska och representativa temperaturintervall för processen ur både användar- och analysperspektiv. Det finns inte en metod för "rökning" utan snarare en rad olika förhållanden från mild till måttlig upphettning med tillbehör till mer aggressiv upphettning som sker i ett cigarettliknande system. I det enklaste fallet förångas läkemedlet vid upphettning för att sedan tillföras blodomloppet via lungorna. Andra processer är möjliga, bland annat förångning av andra komponenter och föroreningar, förångning följt av termisk nedbrytning eller termisk nedbrytning på en yta följt av förångning (figur 1).
Bild 1. Övre ram: Vägar genom vilka ett läkemedel eller ett läkemedelssalt kan nå gasfasen. Det generiska B står för en basisk drog i oprotonerad (fri bas) form; TD avser termiska sönderdelningsprodukter.
Metamfetamin är basiskt och innehåller en amingrupp. Det fasta ämnet kan vara i fri basform (B), i saltform (vanligen men inte uteslutande hydrokloridsalt) eller i protonerad form (BH+). Förångning, som är en förutsättning för rökning enligt definitionen i denna översikt, kan innebära mer än en fasförändring (figur 1, väg 1), vars grad beror på uppvärmningssättet, temperaturen, matrisen och läkemedlet i fråga. Termisk nedbrytning av saltet till den fria basformen kan först inträffa, följt av efterföljande förångning (figur 1, väg 2). Under andra uppvärmningsförhållanden kan basen eller saltet genomgå termisk nedbrytning före förångning (figur 1, väg 3 och 4) där ytterligare nedbrytning kan äga rum.
Läkemedel kan intas via inandning i terapeutiska och rekreativa miljöer. Terapeutiska medel kan tillföras via inandning, men då sker ingen aggressiv upphettning utan målet är att generera en inhalerbar aerosol. Den enda betydande terapeutiska användningen av förångade substanser är vid anestesi, där medlen vanligtvis befinner sig i ångfas vid rumstemperatur. Elektroniska cigaretter ökar i popularitet som ett sätt att tillföra nikotin. Dessa enheter värmer försiktigt upp lösningar av dioler, smakämnen och nikotin för att generera en inhalerbar aerosol. Värmen levereras via ett batteri med temperaturer i intervallet 40-65 °C. Vid dessa temperaturer förväntas den termiska nedbrytningen vara minimal. När detta dokument skrevs fanns det inga publicerade rapporter som specifikt behandlade intag av missbrukade läkemedel via elektroniska cigaretter.
Som framgår av figur 2a är de reaktiva områdena förbränningszonen (exoterma reaktioner) och pyrolyszonen, där endoterma reaktioner dominerar. Aktiv förbränning sker i spetsen och accentueras när användaren "puffar" på cigaretten och drar luft genom området. Under blosset stiger temperaturen snabbt och kan närma sig 950 °C. Luften blir syrefattig när den strömmar genom förbränningsregionen till den pyrolytiska regionen.
Läkemedel kan intas via inandning i terapeutiska och rekreativa miljöer. Terapeutiska medel kan tillföras via inandning, men då sker ingen aggressiv upphettning utan målet är att generera en inhalerbar aerosol. Den enda betydande terapeutiska användningen av förångade substanser är vid anestesi, där medlen vanligtvis befinner sig i ångfas vid rumstemperatur. Elektroniska cigaretter ökar i popularitet som ett sätt att tillföra nikotin. Dessa enheter värmer försiktigt upp lösningar av dioler, smakämnen och nikotin för att generera en inhalerbar aerosol. Värmen levereras via ett batteri med temperaturer i intervallet 40-65 °C. Vid dessa temperaturer förväntas den termiska nedbrytningen vara minimal. När detta dokument skrevs fanns det inga publicerade rapporter som specifikt behandlade intag av missbrukade läkemedel via elektroniska cigaretter.
Som framgår av figur 2a är de reaktiva områdena förbränningszonen (exoterma reaktioner) och pyrolyszonen, där endoterma reaktioner dominerar. Aktiv förbränning sker i spetsen och accentueras när användaren "puffar" på cigaretten och drar luft genom området. Under blosset stiger temperaturen snabbt och kan närma sig 950 °C. Luften blir syrefattig när den strömmar genom förbränningsregionen till den pyrolytiska regionen.
Bild 2. Övre ramen: Uppvärmda zoner och luftflöde i en cigarett. Nedre vänster: Uppvärmda zoner och luftflöde i en improviserad värmeanordning. Nedre höger: Uppvärmningsprocess utomhus som i "chasing the dragon".
De kemiska reaktionerna domineras här av reduktiv nedbrytning. Kondensation och filtrering av partiklar sker som produkter nära munnen. I en artikel från 2004 diskuteras experiment för att fastställa i vilken grad förångade föreningar bryts ned termiskt under cigarettrökning. Genom att använda ett analytiskt pyrolysinlopp till en GC-MS fann författarna att för de flesta föreningar överförs majoriteten av moderföreningen till rökaren. Denna studie visade att graden av intakt överföring berodde på formelvikt och volatilitet (ju mindre molekylvikt, desto större intakt överföring) och i mindre grad på funktionella grupper och matris. Författarna jämförde resultaten från analytisk pyrolys med rökning med hjälp av radiomärkta föreningar och för relativt flyktiga föreningar (<~300Da) rapporterade de att analytisk pyrolys var en bra modell för rökning. De noterade en varning: denna metod överskattade graden av pyrolys av större, mindre flyktiga föreningar. Denna begränsning är inte kritisk när det gäller missbrukssubstanser, av vilka de flesta har molekylvikter som är lägre än 400Da.
Cigarettrökning efterliknar inte den typiska process som används för att inta droger som kokain, metamfetamin, amfetamin, heroin och fentanyl. I dessa fall (figur 2b och 2c) placeras drogerna på en yta eller i ett provisoriskt rör, t.ex. en glödlampa, och värms upp med hjälp av en tändare. Ångan dras ner i lungorna med hjälp av ett sugrör eller liknande. Beroende på hur apparaten är utformad kan användaren dra luft över det uppvärmda materialet eller, om det rör sig om ett rör, genom materialet. Det finns ingen förbränningszon som kan jämföras med den i cigaretter. Följaktligen beskrivs många sätt att röka bättre som uppvärmning utomhus under oxidativa förhållanden. I den metod som kallas "chasing the dragon" placeras substansen på en yta, t.ex. aluminiumfolie, och värms upp med en tändare. Folien når förhöjda temperaturer på upp till 600 °C inom några sekunder, även om matrisens värmeabsorption (som bestäms av värmekapaciteten) kan begränsa det fasta ämnets temperatur till ~400 °C.
Cigarettrökning efterliknar inte den typiska process som används för att inta droger som kokain, metamfetamin, amfetamin, heroin och fentanyl. I dessa fall (figur 2b och 2c) placeras drogerna på en yta eller i ett provisoriskt rör, t.ex. en glödlampa, och värms upp med hjälp av en tändare. Ångan dras ner i lungorna med hjälp av ett sugrör eller liknande. Beroende på hur apparaten är utformad kan användaren dra luft över det uppvärmda materialet eller, om det rör sig om ett rör, genom materialet. Det finns ingen förbränningszon som kan jämföras med den i cigaretter. Följaktligen beskrivs många sätt att röka bättre som uppvärmning utomhus under oxidativa förhållanden. I den metod som kallas "chasing the dragon" placeras substansen på en yta, t.ex. aluminiumfolie, och värms upp med en tändare. Folien når förhöjda temperaturer på upp till 600 °C inom några sekunder, även om matrisens värmeabsorption (som bestäms av värmekapaciteten) kan begränsa det fasta ämnets temperatur till ~400 °C.
Terminologi och mekanism
Den term som oftast används för att beskriva rökningsprocessen i samband med missbruk av narkotika är pyrolys. Pyrolys är en typ av termisk nedbrytningsreaktion i gasfas som kan ske under aeroba eller anaeroba förhållanden. Strikt definierat är pyrolys inte förbränning, men pyrolys kan leda till att förbränning initieras. Det temperaturområde där pyrolys sker beror på det material som genomgår nedbrytning. I denna översikt kommer pyrolys att användas generellt för att beskriva brytning av bindningar som ger upphov till fria radikaler som direkt eller indirekt genererar produktmolekyler. I de flesta fall baseras den initiala klyvningen på bindningsstyrkan och de föreningar som bildas kan förutsägas baserat på produkternas relativa stabilitet och potentiella omlagringsprodukter. Pyrolysreaktioner (i ordningsföljd efter frekvens) omfattar elimineringar, omarrangemang, oxidationer, reduktioner, substitutioner och additioner. Det är värt att notera att pyrolys i gasfas har studerats ingående inom områden som förbränning, förbränning av biomassa, polymerer och energi/bränslen, men det finns inga färdiga verktyg eller tillämpningar som möjliggör snabb in-silico-förutsägelse av vilka pyrolytiska produkter som kan bildas från en given liten molekyl under en given uppsättning förhållanden. Av de nämnda reaktionstyperna är pyrolytisk eliminering den vanligast observerade och kan kategoriseras som α-elimineringar, β-elimineringar, 1,3-elimineringar etc., beroende på vilka atomer som är involverade i den initiala bindningsklyvningen och vilka atomer som elimineras. Många av dessa eliminationsreaktioner följer en Ei-mekanism, en intra-molekylär (i) eliminationsprocess. Övergångstillståndet är cykliskt, och varje nybildad dubbelbindning går i allmänhet mot det minst substituerade kolet (Hoffmanns regel). Om en dubbelbindning redan finns i molekylen före reaktionen, kommer bildandet av ett konjugerat system att gynnas om det är steriskt möjligt.
Ett fåtal artiklar har behandlat inverkan av protoneringstillståndet och syrasaltformen hos de basläkemedel som utvärderats för pyrolytiska produkter. Kloridanjonen (från ett HCl-salt) kan fungera som en nukleofil och som ett resultat har klorerade produkter observerats som pyrolysprodukter.
Ett fåtal artiklar har behandlat inverkan av protoneringstillståndet och syrasaltformen hos de basläkemedel som utvärderats för pyrolytiska produkter. Kloridanjonen (från ett HCl-salt) kan fungera som en nukleofil och som ett resultat har klorerade produkter observerats som pyrolysprodukter.
Figur 3. Rapporterade pyrolytiska produkter av metamfetamin.
Det finns sju huvudsakliga pyrolysprodukter: amfetamin (17, figur 3), transfenylaceton (18, figur 3), dimetylamfetamin (19, figur 3), n-acetyl-, n-propionyl-, n-formylmetylamfetamin (20, figur 3) och n-cyanometylmetamfetamin (21, figur 3). I en studie från 1999 bekräftades många av dessa pyrolytiska produkter och många andra identifierades, däribland furfurylmetylamfetamin, 2-propenylbensen, bensylmetylketoxim, 3,4-dihydro-2-naftaleon, n-formylamfetamin, n-acetylamfetamin och bibenzyl, även om identifieringen inte bekräftades av referensstandarder.
I en artikel som publicerades 2007 av Ely et al. användes en analytisk pyrosond och som pyrolytiska produkter identifierades amfetamin, etylbensen, 1-fenylpropen (22, figur 3), toluen, styren, efedrin, noroefedrin och flera metaboliter. Några blandningar utvärderades (med koffein, lidokain och bensokain) utan några anmärkningsvärda skillnader i de pyrolytiska produkterna av metamfetamin. Bibenzyl har också rapporterats, men identifieringen har inte bekräftats med referensstandarder.
De sistnämnda komponenterna har inte någon betydande effekt på konsumentens kropp på grund av extremt små mängder. Sublimering av 1 g metamfetamin ger t.ex. inte mer än 0,00001 g efedrin och noroefedrin, vilket är 1000 gånger lägre än den lägsta effektiva dosen. Förmodligen bildas ett antal andra ämnen under sublimering, men i så obetydliga mängder att det inte är möjligt att identifiera dem i detta skede av utvecklingen av kontrollmetoder.
I en artikel som publicerades 2007 av Ely et al. användes en analytisk pyrosond och som pyrolytiska produkter identifierades amfetamin, etylbensen, 1-fenylpropen (22, figur 3), toluen, styren, efedrin, noroefedrin och flera metaboliter. Några blandningar utvärderades (med koffein, lidokain och bensokain) utan några anmärkningsvärda skillnader i de pyrolytiska produkterna av metamfetamin. Bibenzyl har också rapporterats, men identifieringen har inte bekräftats med referensstandarder.
De sistnämnda komponenterna har inte någon betydande effekt på konsumentens kropp på grund av extremt små mängder. Sublimering av 1 g metamfetamin ger t.ex. inte mer än 0,00001 g efedrin och noroefedrin, vilket är 1000 gånger lägre än den lägsta effektiva dosen. Förmodligen bildas ett antal andra ämnen under sublimering, men i så obetydliga mängder att det inte är möjligt att identifiera dem i detta skede av utvecklingen av kontrollmetoder.
Pyrolysprodukter - kortfattad översikt
Amfetamin är ett centralstimulerande medel som, liksom metamfetamin, bygger på en ökad frisättning av katekolaminer (dopamin, noradrenalin och serotonin) från de presynaptiska ändarna, vilket minskar trötthet, framkallar en energikick, minskar sömnbehovet och dämpar aptiten.
Fenylaceton är ett ämne som används för syntes av amfetamin och metamfetamin, liksom en inaktiv metabolit av dessa ytaktiva ämnen. I kroppen genomgår den oxidation till bensoesyra, konjugering med glycin för att bilda hippursyra, som utsöndras av njurarna. Har inte en märkbar psykoaktiv effekt på kroppen med denna användningsmetod.
Dimetylamfetamin är ett CNS-stimulerande medel som är mindre potent än amfetamin och metamfetamin, med liknande effekter. N-formylmetamfetamin är ett giftigt ämne som irriterar huden och slemhinnorna, orsakar metaboliska störningar, tenderar att ackumuleras i kroppen, orsakar psykiska störningar, organiska lesioner i centrala nervsystemet. Det reduceras till metamfetamin i en sur miljö.
N-formylmetamfetamin är ett giftigt ämne som irriterar hud och slemhinnor, orsakar ämnesomsättningsstörningar, tenderar att ansamlas i kroppen, orsakar psykiska störningar, organiska skador i centrala nervsystemet och reduceras till metamfetamin i sur miljö.
1-Pnylpropen är cancerframkallande och mutagent, ansamlas inte i kroppen. Frekvent inandning orsakar lungcancer.
N-cyanometylmetamfetamin är ett starkt gift, har en lokalt irriterande effekt på hud och slemhinnor, i kroppen metaboliseras det till cyanider, som hämmar cellandningen. Det bildas endast när metamfetamin sublimeras tillsammans med tobak (till exempel när man röker en cigarett med metamfetamin).
Fenylaceton är ett ämne som används för syntes av amfetamin och metamfetamin, liksom en inaktiv metabolit av dessa ytaktiva ämnen. I kroppen genomgår den oxidation till bensoesyra, konjugering med glycin för att bilda hippursyra, som utsöndras av njurarna. Har inte en märkbar psykoaktiv effekt på kroppen med denna användningsmetod.
Dimetylamfetamin är ett CNS-stimulerande medel som är mindre potent än amfetamin och metamfetamin, med liknande effekter. N-formylmetamfetamin är ett giftigt ämne som irriterar huden och slemhinnorna, orsakar metaboliska störningar, tenderar att ackumuleras i kroppen, orsakar psykiska störningar, organiska lesioner i centrala nervsystemet. Det reduceras till metamfetamin i en sur miljö.
N-formylmetamfetamin är ett giftigt ämne som irriterar hud och slemhinnor, orsakar ämnesomsättningsstörningar, tenderar att ansamlas i kroppen, orsakar psykiska störningar, organiska skador i centrala nervsystemet och reduceras till metamfetamin i sur miljö.
1-Pnylpropen är cancerframkallande och mutagent, ansamlas inte i kroppen. Frekvent inandning orsakar lungcancer.
N-cyanometylmetamfetamin är ett starkt gift, har en lokalt irriterande effekt på hud och slemhinnor, i kroppen metaboliseras det till cyanider, som hämmar cellandningen. Det bildas endast när metamfetamin sublimeras tillsammans med tobak (till exempel när man röker en cigarett med metamfetamin).
Slutsatser.
1. Rök inte metamfetamin med tobak under några omständigheter.
2. Om du röker ren metamfetamin är det lämpligt att passera ångor genom en vätska som innehåller en svag syra (citron-, äppel- eller apelsinjuice, torrt vin etc.) före inandning. Gaserna kyls i vatten och skadar inte andningsorganen. Om du följer dessa rekommendationer är inandning av metamfetamin inte farligare än intranasal eller oral användning.
2. Om du röker ren metamfetamin är det lämpligt att passera ångor genom en vätska som innehåller en svag syra (citron-, äppel- eller apelsinjuice, torrt vin etc.) före inandning. Gaserna kyls i vatten och skadar inte andningsorganen. Om du följer dessa rekommendationer är inandning av metamfetamin inte farligare än intranasal eller oral användning.
Last edited by a moderator:
