UCLA-kemister har rapporterat den nyckelkemiska upptäckten som är nödvändig för skapandet av en liten, elektronisk alkoholmätare för marijuana. Forskningen är publicerad i Organiska bokstäver , en peer-reviewed tidskrift från American Chemical Society.

Legaliseringen och avkriminaliseringen av marijuana i Kalifornien och på andra håll har gjort detektering av marijuana särskilt viktigt, sa seniorförfattaren Neil Garg, UCLA:s Kenneth N. Trueblood professor i kemi och biokemi och ordförande för UCLA:s avdelning för kemi och biokemi.

"När jag växte upp, människor lärdes att inte köra berusad, "Sa Garg." Jag har inte sett samma typ av meddelanden för marijuana än, och statistik visar att mer än 14 miljoner människor i USA röker marijuana och kör bil. Vårt mål var att ta fram en mycket enkel lösning som skulle kunna antas av samhället. Vi har visat i denna studie att vi kan ändra den kemiska strukturen och egenskaperna hos THC - den primära psykoaktiva ingrediensen i marijuana - med hjälp av de kanske enklaste kemiska medlen:elektricitet, för att avgöra om en person är nedsatt."

"Vi vill ha en enkel alkomätare som inte kräver specialutbildning eftersom en polis inte är en utbildad syntetisk organisk kemist, " sa huvudförfattaren Evan Darzi, en före detta postdoktor i Gargs laboratorium.

Medan Darzi och Garg har utvecklat kemin som skulle vara kärnan i en alkomätare för marijuana, de har inte skapat en verklig enhet. "Vi har fastställt det grundläggande beviset på konceptet, sa Garg, som fick 2018 års Robert Foster Cherry Award – vilket är det största universitetslärarpriset i USA, belönades av Baylor University — och utsågs till Årets professor i Kalifornien 2015.

Darzi och Garg utvecklade en enkel oxidationsprocess som liknar den som används i en alkoholalkotestare. Oxidation är förlusten av en elektron från en molekyl. Forskarna tog bort en vätemolekyl från THC (vars fullständiga namn är delta-9-tetrahydrocannabinol). Alkohol -andningsapparater omvandlar etanol till en organisk kemisk förening, och väte förloras genom oxidationsprocessen.

"Kemin vi gör med THC är samma sak, ", sade Garg. "Vi tar bort en molekyl av väte från THC. Det är oxidation. Detta leder till förändringar i färgen på molekylen som kan detekteras."

Darzi och Garg rapporterar två sätt att göra oxidationen av THC. Deras föredragna, billigt tillvägagångssätt är att använda el.

"Några av våra initiala idéer var att försöka få komplicerade molekyler att binda till THC för att upptäcka en signal, " sa Garg. "Efter ett tag, vi insåg att den enklaste lösningen är att pumpa in elektricitet till THC och få en kemisk reaktion att inträffa som ger en förändring som vi kan upptäcka. Det spelar ingen roll vad förändringen är, så länge det är lätt att upptäcka. Oxidation är en av de enklaste reaktionerna man kan göra på en molekyl. "

Strukturen av THC inkluderar en enhet som kallas en fenol. När kemister oxiderar en fenol, oxidationen producerar en medlem av en klass av organiska föreningar som kallas kinoner. "Vi vet hur man oxiderar en fenol till en kinon, sa Garg.

THC och kinonet absorberar ljus på olika sätt. "När vi väl visste det, " sa Garg, "vi bestämde oss för att använda elektricitet för att utföra oxidationen." Darzi använde en ny enhet i Gargs laboratorium (kallad ElectraSyn 2.0 av IKA Works) som låter honom utföra elektrokemiska reaktioner.

Kemisterna såg en förändring i var molekylerna absorberar ljus. THC absorberar ljus vid en viss våglängd, och Darzi och Garg fann att när det oxideras, den absorberar ljus med en annan våglängd.

"Att göra organisk kemi med hjälp av elektrokemi är inget som människor inom mitt område historiskt har gjort regelbundet, " sa Garg. "Evan studerade olika varianter av hur man ställer in de kemiska reaktionerna tills han hittade det bästa sättet att oxidera THC."

För att genomföra forskningen, kemisterna fick först en licens från U.S. Drug Enforcement Administration för att studera THC i deras laboratorium.

Kemisterna sa att de har fått positiva svar från andra kemister som de har delat sin forskning med.

Nästa stora steg, Garg sa, är att uppnå samma resultat med ett utandningsprov från en person som nyligen har konsumerat marijuana, och för att undvika falska positiva resultat. Studier tyder på att marijuana i andan på ett tillförlitligt sätt kan avslöja om marijuana har rökts eller på annat sätt konsumerats under de senaste fyra eller fem timmarna, Sa Darzi. Garg hoppas att hans laboratorium kommer att fortsätta denna forskning i samarbete med ett företag som är intresserade av att utveckla tekniken. Dock, han noterade att det finns betydande utmaningar att utveckla denna teknik vid ett universitet på grund av federala bestämmelser. UCLA har lämnat in en provisorisk patentansökan på THC-oxidation.

Gargs förhoppning är att en marijuana -andningsapparat skulle vara tillräckligt billig för konsumenterna att köpa så att de kan testa sig själva innan de bestämmer sig för om de ska köra bil. Garg och Darzi förväntar sig att en alkomätare för marijuana skulle ge ett numeriskt resultat, kanske liknar blodalkoholnivåmätningarna av en alkoholalkotestare - men detaljerna går utanför ramen för denna forskning.

"Professor Garg och jag har båda små barn, "Darzi sa, "och våra barn kommer att växa upp i en värld där marijuana är lagligt. Vi är glada att vi kan spela en roll för att hjälpa samhället att hantera denna fråga."