UCLA-chemici hebben de belangrijkste chemische ontdekking gerapporteerd die nodig is voor het creëren van een kleine, elektronische marihuana-ademtester. Het onderzoek is gepubliceerd in Organische brieven , een peer-reviewed tijdschrift van de American Chemical Society.

De legalisering en decriminalisering van marihuana in Californië en elders hebben het opsporen van marihuana bijzonder belangrijk gemaakt, zei senior auteur Neil Garg, UCLA's Kenneth N. Trueblood hoogleraar scheikunde en biochemie en voorzitter van de afdeling scheikunde en biochemie van de UCLA.

"Toen ik opgroeide, mensen werd geleerd niet dronken te rijden, " zei Garg. "Ik heb nog niet dezelfde soort berichten voor marihuana gezien, en statistieken geven aan dat meer dan 14 miljoen mensen in de VS marihuana roken en rijden. Ons doel was om een ​​zeer eenvoudige oplossing te bedenken die door de samenleving zou kunnen worden overgenomen. We hebben in dit onderzoek aangetoond dat we de chemische structuur en eigenschappen van THC - het primaire psychoactieve ingrediënt in marihuana - kunnen veranderen met misschien wel de eenvoudigste chemische middelen die mogelijk zijn:elektriciteit, om te bepalen of een persoon gehandicapt is."

"We willen een eenvoudige breathalyzer die geen gespecialiseerde training vereist, omdat een politieagent geen getrainde synthetisch-organische chemicus is, " zei hoofdauteur Evan Darzi, een voormalig postdoctoraal wetenschapper in het laboratorium van Garg.

Terwijl Darzi en Garg de chemie hebben ontwikkeld die de kern zou vormen van een marihuana-ademtester, ze hebben geen echt apparaat gemaakt. "We hebben de fundamentele proof of concept vastgesteld, " zei Garg, die de Robert Foster Cherry Award 2018 ontving, de grootste universitaire onderwijsprijs in de VS, toegekend door Baylor University en werd in 2015 uitgeroepen tot California Professor of the Year.

Darzi en Garg ontwikkelden een eenvoudig oxidatieproces dat vergelijkbaar is met dat van een alcohol-ademtester. Oxidatie is het verlies van een elektron uit een molecuul. De onderzoekers verwijderden een waterstofmolecuul uit THC (waarvan de volledige naam delta-9-tetrahydrocannabinol is). Alcohol breathalyzers zetten ethanol om in een organische chemische verbinding, en waterstof gaat verloren door het oxidatieproces.

"De chemie die we doen met THC is hetzelfde, " zei Garg. "We verwijderen een waterstofmolecuul uit THC. Dat is oxidatie. Dit leidt tot veranderingen in de kleur van het molecuul dat kan worden gedetecteerd."

Darzi en Garg rapporteren twee manieren om THC te oxideren. Hun voorkeur, goedkope manier is om elektriciteit te gebruiken.

"Sommige van onze eerste ideeën waren om te proberen ingewikkelde moleculen te binden aan THC om een ​​signaal te detecteren, ' zei Garg. 'Na een tijdje, we realiseerden ons dat de eenvoudigste oplossing is om elektriciteit in THC te pompen en een chemische reactie te laten plaatsvinden die een verandering veroorzaakt die we kunnen detecteren. Het maakt niet uit wat de verandering is, zolang het maar gemakkelijk te detecteren is. Oxidatie is een van de eenvoudigste reacties die je op een molecuul kunt doen."

De structuur van THC omvat een eenheid die fenol wordt genoemd. Wanneer scheikundigen een fenol oxideren, de oxidatie produceert een lid van een klasse van organische verbindingen die chinonen worden genoemd. "We weten hoe we een fenol moeten oxideren tot een chinon, ' zei Garg.

THC en het chinon absorberen licht anders. "Toen we dat eenmaal wisten, "Gar zei, "we besloten om elektriciteit te gebruiken om de oxidatie uit te voeren." Darzi gebruikte een nieuw apparaat in het laboratorium van Garg (een ElectraSyn 2.0 genoemd door IKA Works) waarmee hij elektrochemische reacties kan uitvoeren.

De chemici zagen een verandering in waar de moleculen licht absorberen. THC absorbeert licht op een bepaalde golflengte, en Darzi en Garg ontdekten dat wanneer het wordt geoxideerd, het absorbeert licht op een andere golflengte.

"Organische chemie doen met behulp van elektrochemie is niet iets dat mensen in mijn vakgebied historisch gezien regelmatig hebben gedaan, Garg zei. "Evan bestudeerde verschillende variaties van het opzetten van de chemische reacties totdat hij de beste manier vond om THC te oxideren."

Om het onderzoek uit te voeren, de chemici kregen eerst een licentie van de Amerikaanse Drug Enforcement Administration om THC in hun laboratorium te bestuderen.

De chemici zeiden positieve reacties te hebben gehad van andere chemici met wie ze hun onderzoek hebben gedeeld.

De volgende grote stap, Garg zei, is om hetzelfde resultaat te bereiken met een ademmonster van een persoon die zeer recent marihuana heeft gebruikt, en om valse positieven te voorkomen. Studies suggereren dat marihuana op de adem betrouwbaar kan onthullen of marihuana in de afgelopen vier of vijf uur is gerookt of anderszins is geconsumeerd, zei Darzi. Garg hoopt dat zijn laboratorium dit onderzoek zal voortzetten in samenwerking met een bedrijf dat geïnteresseerd is in de ontwikkeling van de technologie. Echter, hij merkte op dat er aanzienlijke uitdagingen zijn om deze technologie aan een universiteit te ontwikkelen vanwege federale regelgeving. UCLA heeft een voorlopige octrooiaanvraag ingediend op de THC-oxidatie.

Garg's hoop is dat een marihuana-ademtester goedkoop genoeg zou zijn voor consumenten om te kopen, zodat ze zichzelf kunnen testen voordat ze beslissen of ze gaan rijden. Garg en Darzi verwachten dat een marihuana-ademtester een numeriek resultaat zou opleveren, misschien vergelijkbaar met de metingen van het alcoholgehalte in het bloed van een alcohol-ademtester, maar de details vallen buiten het bestek van dit onderzoek.

"Professor Garg en ik hebben allebei jonge kinderen, "Darzi zei, "en onze kinderen zullen opgroeien in een wereld waar marihuana legaal is. We zijn blij dat we een rol kunnen spelen in het helpen van de samenleving om dit probleem aan te pakken."