Marijuana är nu lagligt för fritids- eller medicinskt bruk i minst 28 stater och District of Columbia. Men att köra under påverkan av marijuana är olagligt oavsett vilken stat du befinner dig i. För att genomdriva lagen, myndigheter behöver en enkel, strikt vägprov för marijuana -förgiftning.

Även om flera företag arbetar med att utveckla andningsapparater för marijuana, att testa en persons andetag för marijuana-härledda föreningar är mycket mer komplicerat än att testa för alkohol.

Men forskare vid National Institute of Standards and Technology (NIST) har tagit ett viktigt steg mot det målet genom att mäta en grundläggande fysisk egenskap hos den viktigaste psykoaktiva föreningen i marijuana, delta-9 tetrahydrocannabinol (THC). Specifikt, de mätte ångtrycket för denna förening - en mätning som, på grund av föreningens kemiska struktur, är mycket svårt och har inte uppnåtts tidigare. Resultaten publicerades i Forensic Chemistry.

"Ångtryck beskriver hur en förening beter sig när den övergår från en vätska till en gas, "sa Tara Lovestead, en NIST -kemiingenjör och huvudförfattaren till studien. "Det är vad som händer i dina lungor när en molekyl lämnar blodet för att andas ut i ditt andetag. Så om du vill mäta blodnivåer exakt baserat på andetag, du måste känna till ångtrycket. "

De brottsbekämpande myndigheterna är intresserade av en alkometer för att samla blod eller urin vid vägkanten skulle vara opraktiskt och invasivt. Lovestead designar inte själv en alkometer. Snarare, genom att mäta denna grundläggande fysiska egenskap, hon och hennes kollegor lägger den tekniska grunden för tillverkare att utveckla exakta enheter.

Även om denna forskning är ett viktigt steg framåt, mer forskning kommer fortfarande att behövas för att förstå hur andningsnivåer av THC korrelerar med blodnivåer, och vilka blodnivåer av THC indikerar att en person är för nedsatt för att köra.

Vad är ångtryck?

Ångtryck berättar hur äventyrlig en molekyl är. Även när de är i fast eller flytande form, molekyler är i ett konstant tillstånd av rörliga rörelser, och vissa kommer att fly som en gas. Molekyler med högt ångtryck, såsom etylalkohol, flyr ständigt. Det är därför som du öppnar en flaska whisky, du kan omedelbart känna lukten av alkoholmolekylerna som samlats i luftrummet under locket.

Etylalkohol flyr så lätt eftersom det är en liten molekyl med en enkel form. Men THC -molekyler är stora och komplexa, med öglor och sporrar som får dem att hålla ihop. Detta resulterar i ett mycket lågt ångtryck - så lågt att du inte kan mäta det på vanligt sätt, vilket skulle innebära att man lägger THC i en sluten behållare och väntar på att trycket ska utjämnas.

"Du kommer att vänta väldigt länge, "Sa Lovestead.

En ny teknik

Forskarna övervann detta hinder genom att använda en teknik som kallas PLOT-cryo-kort för poröst skikt med öppen tubulär kryogen adsorption. "PLOT-cryo är en extremt känslig teknik för att fånga och analysera saker i ångfasen, "sa Tom Bruno, en NIST-forskarkemiker och medförfattare till studien. "Det var en naturlig kandidat för denna typ av problem."

Bruno uppfann PLOT-cryo 2009 för användning med flygplansmaskiner som blåser luft på passagerare eller bagage, sedan sniffa luften efter spår av sprängämnen. Just då, befintlig teknik kan upptäcka de explosiva spåren i luften, men kunde inte exakt identifiera vilka föreningar som fanns. PLOT-cryo löste det problemet. Tekniken har sedan dess använts för att sniffa brandrester för bevis på mordbrand och för att hitta hemliga gravar genom att följa den svagaste doften av sönderfall.

PLOT-cryo är så känslig att den kan fånga och analysera även de relativt få THC-molekylerna som flyr in i ångfasen. I detta experiment, forskarna använde ren THC, köpt i enlighet med en DEA -forskningslicens. De svepte en inert gas över provet för att fånga rymande molekyler, kylde sedan gasen för att samla dem (det är där "cryo" -delen av namnet kommer från). Genom att mäta massan av de återvunna molekylerna i en känd volym och temperatur av svepgas, forskarna beräknade ångtrycket.

Forskarna beräknade också ångtrycket för en andra förening, cannabidiol, vilket anses vara mindre psykoaktivt än THC.

Mätningar är grundläggande

När det gäller alkohol -alkometrar, NIST hjälper till att säkerställa exakta resultat genom att tillverka ampuller etylalkohol blandade till extremt exakta koncentrationer. Polisbyråer använder dessa som referensstandarder för att kalibrera sina andningsapparater. Detta säkerställer att olika enheter som används i olika jurisdiktioner ger konsekventa resultat - något som är särskilt viktigt när skuld eller oskuld hänger i balans.

Liknande, exakta ångtrycksmätningar för THC hjälper till att säkerställa att marijuana -alkometrar kalibreras till en konsekvent standard.

"Grundläggande mätningar är grunden för standardisering, "Bruno sa." Vi lägger grunden för framtidens pålitliga system. "