Forskere udvikler den kemi, der er nødvendig for at skabe et alkometer til marihuana

UCLA-kemikere har rapporteret om den vigtigste kemiske opdagelse, der er nødvendig for at skabe en lille, elektronisk marihuana alkometer. Forskningen er publiceret i Økologiske bogstaver , et fagfællebedømt tidsskrift fra American Chemical Society.

Legaliseringen og afkriminaliseringen af ​​marihuana i Californien og andre steder har gjort marihuanadetektion særlig vigtig, sagde seniorforfatter Neil Garg, UCLAs Kenneth N. Trueblood professor i kemi og biokemi og formand for UCLAs afdeling for kemi og biokemi.

"Da jeg voksede op, folk blev lært ikke at køre beruset, " sagde Garg. "Jeg har ikke set den samme type beskeder for marihuana endnu, og statistikker viser, at mere end 14 millioner mennesker i USA ryger marihuana og kører bil. Vores mål var at udtænke en meget enkel løsning, som kunne vedtages af samfundet. Vi har vist i denne undersøgelse, at vi kan ændre den kemiske struktur og egenskaber af THC – den primære psykoaktive ingrediens i marihuana – ved at bruge de måske enkleste kemiske midler:elektricitet, for at afgøre, om en person er svækket."

"Vi vil have en simpel alkometer, der ikke kræver specialuddannelse, fordi en politibetjent ikke er en uddannet syntetisk organisk kemiker, " sagde hovedforfatter Evan Darzi, en tidligere postdoc i Gargs laboratorium.

Mens Darzi og Garg har udviklet den kemi, der ville være kernen i en marihuana alkometer, de har ikke oprettet en egentlig enhed. "Vi har etableret det grundlæggende proof of concept, " sagde Garg, som modtog 2018 Robert Foster Cherry Award - som er den største universitetsundervisningspris i USA, tildelt af Baylor University - og blev kåret til Årets professor i Californien i 2015.

Darzi og Garg udviklede en simpel oxidationsproces, der ligner den, der bruges i en alkometer. Oxidation er tab af en elektron fra et molekyle. Forskerne fjernede et brintmolekyle fra THC (hvis fulde navn er delta-9-tetrahydrocannabinol). Alkoholalkometer omdanner ethanol til en organisk kemisk forbindelse, og brint går tabt gennem oxidationsprocessen.

"Den kemi, vi laver med THC, er den samme ting, " sagde Garg. "Vi fjerner et molekyle af brint fra THC. Det er oxidation. Dette fører til ændringer i farven på molekylet, som kan påvises."

Darzi og Garg rapporterer om to måder at udføre oxidationen af ​​THC på. Deres foretrukne, billig tilgang er at bruge elektricitet.

"Nogle af vores oprindelige ideer involverede forsøg på at få komplicerede molekyler til at binde sig til THC for at detektere et signal, " sagde Garg. "Efter et stykke tid, vi indså, at den enkleste løsning er at pumpe elektricitet ind i THC og få en kemisk reaktion til at frembringe en ændring, vi kan opdage. Det er lige meget, hvad ændringen er, så længe det er nemt at opdage. Oxidation er en af ​​de enkleste reaktioner, man kan gøre på et molekyle."

Strukturen af ​​THC omfatter en enhed kaldet en phenol. Når kemikere oxiderer en phenol, oxidationen producerer et medlem af en klasse af organiske forbindelser kaldet quinoner. "Vi ved, hvordan man oxiderer en phenol til en quinon, " sagde Garg.

THC og quinon absorberer lys forskelligt. "Da vi først vidste det, " sagde Garg, "Vi besluttede at bruge elektricitet til at udføre oxidationen." Darzi brugte en ny enhed i Gargs laboratorium (kaldet en ElectraSyn 2.0 af IKA Works), der giver ham mulighed for at udføre elektrokemiske reaktioner.

Kemikerne så en ændring i, hvor molekylerne absorberer lys. THC absorberer lys ved en bestemt bølgelængde, og Darzi og Garg fandt ud af, at når det oxideres, det absorberer lys ved en anden bølgelængde.

"At lave organisk kemi ved hjælp af elektrokemi er ikke noget, som folk i mit felt historisk har gjort regelmæssigt, " sagde Garg. "Evan studerede forskellige variationer af, hvordan man opretter de kemiske reaktioner, indtil han fandt den bedste måde at oxidere THC på."

For at udføre undersøgelsen, kemikerne fik først en licens fra U.S. Drug Enforcement Administration til at studere THC i deres laboratorium.

Kemikerne sagde, at de har fået positive svar fra andre kemikere, som de har delt deres forskning med.

Det næste store skridt, Garg sagde, er at opnå det samme resultat med en udåndingsprøve fra en person, der for nylig har indtaget marihuana, og for at undgå falske positiver. Undersøgelser tyder på, at marihuana i vejret pålideligt kan afsløre, om marihuana er røget eller på anden måde indtaget i de sidste fire eller fem timer, sagde Darzi. Garg håber, at hans laboratorium vil fortsætte denne forskning i samarbejde med en virksomhed, der er interesseret i at udvikle teknologien. Imidlertid, han bemærkede, at der er betydelige udfordringer ved at udvikle denne teknologi på et universitet på grund af føderale regler. UCLA har indgivet en foreløbig patentansøgning på THC-oxidation.

Gargs håb er, at en alkometer til marihuana vil være billig nok for forbrugerne at købe, så de kan teste sig selv, før de beslutter sig for, om de vil køre bil. Garg og Darzi forventer, at en alkometer til marihuana vil give et numerisk resultat, måske ligner blodpromillemålingerne af en alkoholalkometer - men detaljerne går ud over omfanget af denne forskning.

"Professor Garg og jeg har begge små børn, " sagde Darzi, "og vores børn vil vokse op i en verden, hvor marihuana er lovligt. Vi er glade for, at vi kan spille en rolle i at hjælpe samfundet med at løse dette problem."