Influence of bleaching, perming and coloring on cannabis content in hair/ Haarbehandelingen: een methode om cannabisgebruik te verbergen?

Nicolas Van Elsué Michel Yegles
Haaranalyse is enorm in opgang als alternatieve detectiemethode naast urine en bloed. Om detective van drugs in haren wordt frequent verschillende haarbehandelingen toegepast om druggebruik te verbergen. Bleken, een permanent zetten of kleuren hebben allemaal een effect op cannabis componenten in haar.

Haarbehandelingen: een methode om cannabisgebruik te verbergen?

Haarbehandelingen: een methode om cannabisgebruik te verbergen?

 

Introductie

 

Haaranalyse kent de laatste jaren een enorme opmars voor het bepalen van drugs in haar, vooral met betrekking tot ingetrokken rijbewijzen na rijden onder invloed. Verkeersongevallen worden in de eerste plaats veroorzaakt door alcohol, maar ook cannabis blijkt een enorm gevaar te vormen voor bestuurders. Haaranalyses geven directe informatie over het gebruik van een testpersoon, maar daarenboven kan haar ook dienen om het gebruiksprofiel vast te leggen (van maanden tot jaren na consumptie). Drugs die in de bloedbaan terechtkomen, passeren ook de haarcellen en worden deels in het haar ingebouwd. Echter, de concentraties van drugs in haar nemen af na cosmetische behandeling (bleken, een permanent laten zetten of kleuren) en kunnen dus consumptie maskeren. Met betrekking tot cannabis heeft tot nog toe slechts 1 studie een afname van THC (de meest psychoactieve component) en THC-COOH (de metaboliet) aangetoond na bleken en kleuren van haar. Gerechtelijke instanties vragen nu om een ‘update’ van de beschikbare literatuur zodat wetenschappelijke analyses beter geïnterpreteerd kunnen worden.

Een nieuw experiment werd uitgedacht om het effect van haarbehandelingen te testen op cannabinoïden in haar. Haarstalen van THC-positieve patiënten werden gesplitst in 2 haarlokken. De ene diende ter controle en de andere werd behandeld met de overeenkomstige haarbehandeling: gebleekt, een permanent werd gezet, gekleurd met een tijdelijke kleuring die slechts enkele wasbeurten aanwezig blijft of een permanente kleuring die 6 tot 8 weken zichtbaar blijft.

 

            Doelstelling

 

Het doel van de studie was om concentraties van cannabinoïden (THC, CBN, CBD en THC-COOH) te vergelijken tussen behandelde - en controlestalen, na te gaan wat het effect is van de behandeling alsook de invloed op de ratio van de cannabinoïden. Dit laatste zou dan een indicatie kunnen geven in de praktijk over welke behandeling was gebruikt (om al dan niet bewust cannabisgebruik te verdoezelen).

 

Methodiek

 

Haarstalen werden vermalen tot fijn poeder waardoor drugs, die in het haar zaten, vrijkomen. Dit werd verwezenlijkt door incubatie met NaOH op 60 °C. De interne standaard van alle 4 de cannabinoïden werd toegevoegd (gelijkaardige moleculen, maar met een zwaardere moleculaire massa welke moet aangekocht worden bij fabrikanten) zodat na analyse ook daadwerkelijk alle drugs correct geïdentificeerd konden worden zoals weergegeven op figuur 1.

 

Figuur 1. Voorbeeld van een Chromatogram van cannabinoïden.

 

De stalen werden vervolgens gecentrifugeerd en Vaste Fase Extractie (SPE) werd uitgevoerd voor het opzuiveren van de stalen. Enkel bepaalde stoffen (in dit geval de cannabinoïden) zullen binden aan de kolom en komen weer los als een molecule wordt toegevoegd die sterker met de kolom kan binden. De stalen werden nadien verdampt zodat de cannabinoïden droog achterblijven in de tube. Hieraan wordt dan een andere molecule gekoppeld zodat detectie efficiënter kan plaatsvinden in het toestel, met name een Gas-chromatograaf. Stalen worden geïnjecteerd als een vloeistof en de temperatuur wordt gradueel verhoogd tot 300 °C. Aangezien de cannabinoïden elk van elkaar verschillen, zullen ze op een afzonderlijk tijdstip verdampt worden tot een gas dat dan terechtkomt in het detectie-gedeelte van het toestel. De procedure voor THC-COOH analyse werd aangepast voor een betere detectie: een andere molecule werd gebruikt voor de koppeling en een PTV-injectie voor verhoogde sensitiviteit doordat een groter volume van het staal in 1 keer kan geïnjecteerd worden en in plaats van slechts gradueel de temperatuur te verhogen wordt nu het staal razendsnel opgewarmd.

 

Resultaat

 

Het bleken van haar had een duidelijke impact op de afname van cannabinoïd concentraties (THC, CBN en CBD waren meer onder invloed van waterstofperoxide dan THC-COOH). Ter illustratie zijn de resultaten weergegeven in figuur 2.

 

image-20180916200819-2

Figuur 2. Resultaat van bleken op cannabinoïd concentraties in haar

 

Bleekproducten bevatten voornamelijk hoge concentraties waterstofperoxide (image-20180916200819-3). Deze reageren heel sterk met melanine waardoor het haar ontkleurd wordt. Door de agressieve behandeling en hoge reactiviteit van waterstofperoxide worden cannabinoïden afgebroken en uit het haar verwijderd waardoor dus de gemeten concentraties dalen.

 

Een permanent laten zetten gebeurt in 2 stappen: ammoniumthioglycolaat zal de haren openen waardoor een lagere concentratie waterstofperoxide kan binnendringen. Deze reageren met de interne structuur en breken de verbindingen die haar vorm geven. Door ze dan op krullen te steken en de verbindingen te herstellen, blijft de vorm behouden en krijg je de typische haarkrul. Deze behandeling verlaagt ook cannabinoïd concentraties, maar CBN werd minder beïnvloed in vergelijking tot wanneer haar gebleekt wordt. De moleculen worden hier echter niet beschadigd: thioglycolaat heeft geen effect op de moleculen en de concentratie waterstofperoxide is (te) laag. Echter door het openzetten van het haar met thioglycolaat komen de moleculen vrij en worden dus uitgewassen tijdens de behandeling.

 

Als haar gekleurd wordt voor een langdurig effect, blijken de concentraties slechts minimaal te dalen. Dit komt doordat deze producten ook waterstofperoxide bevatten, maar slechts in kleine hoeveelheden. Bij een kortdurende kleuring echter bleken de concentraties van cannabinoïden ook sterk te dalen, alhoewel deze producten geen waterstofperoxide bevatten. De kleuringsmoleculen worden ook meegenomen tijdens het hele analyseproces en zouden dus kunnen interfereren met de analyse. Bijkomend onderzoek is hier zeker nog nodig.

 

Men kan dus concluderen dat cosmetische haarbehandelingen een effect hebben op cannabinoïd concentraties in haar. Producten welke hoge concentraties bevatten van reactieve producten zoals waterstof peroxide, hebben duidelijk een grotere impact op cannabinoïden. Speciale aandacht is vereist voor bijkomstige effecten van uitspoeling tijdens de bepaalde haarbehandelingen (bijvoorbeeld bij het zetten van een permanent) welke drugconcentraties kan doen dalen. Daardoor dient er tijdens haaranalyse altijd opgelet te worden als het haarstaal behandeld is. Om dit te voorkomen kan de verdachte gevraagd worden om geen haarbehandelingen te ondergaan en te wachten tot er voldoende uitgroei is van onbehandeld haar (> 1 cm).

 

Maar voorkomen is uiteraard beter dan genezen, dus: “Don’t do drugs!”

 

Bibliografie

Bronnenlijst

 

1.         Albrecht, M., [The "Driving under the Influence of Drugs, Alcohol and Medicines" (DRUID) project of the European Commission]. Dtsch Med Wochenschr, 2008. 133 Suppl 2: p. S45-6.

2.         Bondallaz, P., et al., Cannabis and its effects on driving skills. Forensic Sci Int, 2016. 268: p. 92-102.

3.         Aizpurua-Olaizola, O., et al., Identification and quantification of cannabinoids in Cannabis sativa L. plants by high performance liquid chromatography-mass spectrometry. Anal Bioanal Chem, 2014. 406(29): p. 7549-60.

4.         Drummer, O.H., Postmortem toxicology of drugs of abuse. Forensic Sci Int, 2004. 142(2-3): p. 101-13.

5.         Gambelunghe, C., et al., Cannabis Use Surveillance by Sweat Analysis. Ther Drug Monit, 2016. 38(5): p. 634-9.

6.         Taylor, M., et al., Comparison of cannabinoids in hair with self-reported cannabis consumption in heavy, light and non-cannabis users. Drug Alcohol Rev, 2017. 36(2): p. 220-226.

7.         Auwarter, V., et al., Hair analysis for Delta9-tetrahydrocannabinolic acid A--new insights into the mechanism of drug incorporation of cannabinoids into hair. Forensic Sci Int, 2010. 196(1-3): p. 10-3.

8.         Pichini, S., et al., Identification and quantification of 11-nor-Delta9-tetrahydrocannabinol-9-carboxylic acid glucuronide (THC-COOH-glu) in hair by ultra-performance liquid chromatography tandem mass spectrometry as a potential hair biomarker of cannabis use. Forensic Sci Int, 2015. 249: p. 47-51.

9.         Musshoff, F. and B. Madea, Review of biologic matrices (urine, blood, hair) as indicators of recent or ongoing cannabis use. Ther Drug Monit, 2006. 28(2): p. 155-63.

10.       Skopp, G., et al., Deposition of cannabinoids in hair after long-term use of cannabis. Forensic Sci Int, 2007. 170(1): p. 46-50.

11.       Balikova, M., Hair analysis for drugs of abuse. Plausibility of interpretation. Biomed Pap Med Fac Univ Palacky Olomouc Czech Repub, 2005. 149(2): p. 199-207.

12.       Tsanaclis, L. and J.F. Wicks, Differentiation between drug use and environmental contamination when testing for drugs in hair. Forensic Sci Int, 2008. 176(1): p. 19-22.

13.       Mercolini, L., et al., Monitoring of chronic Cannabis abuse: an LC-MS/MS method for hair analysis. J Pharm Biomed Anal, 2013. 76: p. 119-25.

14.       Bhushan, B. and N. Chen, AFM studies of environmental effects on nanomechanical properties and cellular structure of human hair. Ultramicroscopy, 2006. 106(8-9): p. 755-64.

15.       Bolduc, C. and J. Shapiro, Hair care products: waving, straightening, conditioning, and coloring. Clin Dermatol, 2001. 19(4): p. 431-6.

16.       Araujo, R., et al., Biology of human hair: know your hair to control it. Adv Biochem Eng Biotechnol, 2011. 125: p. 121-43.

17.       McMichael, A.J., Ethnic hair update: past and present. J Am Acad Dermatol, 2003. 48(6 Suppl): p. S127-33.

18.       Miranda-Vilela, A.L., A.J. Botelho, and L.A. Muehlmann, An overview of chemical straightening of human hair: technical aspects, potential risks to hair fibre and health and legal issues. Int J Cosmet Sci, 2014. 36(1): p. 2-11.

19.       Zhang, Y., et al., Effect of shampoo, conditioner and permanent waving on the molecular structure of human hair. PeerJ, 2015. 3: p. e1296.

20.       Moosmann, B., N. Roth, and V. Auwarter, Finding cannabinoids in hair does not prove cannabis consumption. Sci Rep, 2015. 5: p. 14906.

21.       Ettlinger, J. and M. Yegles, Influence of thermal hair straightening on cannabis and cocaine content in hair. Forensic Sci Int, 2016. 265: p. 13-6.

22.       Marrinan, S., et al., Hair analysis for the detection of drug use-is there potential for evasion? Hum Psychopharmacol, 2017. 32(3).

23.       Moosmann, B., N. Roth, and V. Auwarter, Hair analysis for Delta(9) -tetrahydrocannabinolic acid A (THCA-A) and Delta(9) -tetrahydrocannabinol (THC) after handling cannabis plant material. Drug Test Anal, 2016. 8(1): p. 128-32.

24.       Thieme, D., H. Sachs, and M. Uhl, Proof of cannabis administration by sensitive detection of 11-nor-Delta(9)-tetrahydrocannabinol-9-carboxylic acid in hair using selective methylation and application of liquid chromatography- tandem and multistage mass spectrometry. Drug Test Anal, 2014. 6(1-2): p. 112-8.

25.       Hill, V.A., M.I. Schaffer, and G.N. Stowe, Carboxy-THC in Washed Hair: Still the Reliable Indicator of Marijuana Ingestion. J Anal Toxicol, 2016. 40(5): p. 345-9.

26.       W. Baumgartner, V.H.a.W.B., Hair analyis for drugs of abuse. J. Forensic Sci., 1989. 34: p. 1433.

27.       Welch, M.J., et al., Hair analysis for drugs of abuse: evaluation of analytical methods, environmental issues, and development of reference materials. J Anal Toxicol, 1993. 17(7): p. 389-98.

28.       Rohrich, J., et al., Effect of the shampoo Ultra Clean on drug concentrations in human hair. Int J Legal Med, 2000. 113(2): p. 102-6.

29.       Jurado, C., et al., Influence of the cosmetic treatment of hair on drug testing. Int J Legal Med, 1997. 110(3): p. 159-63.

30.       Potsch, L. and G. Skopp, Stability of opiates in hair fibers after exposure to cosmetic treatment. Forensic Sci Int, 1996. 81(2-3): p. 95-102.

31.       Cirimele, V., P. Kintz, and P. Mangin, Drug concentrations in human hair after bleaching. J Anal Toxicol, 1995. 19(5): p. 331-2.

32.       Yegles, M., Y. Marson, and R. Wennig, Influence of bleaching on stability of benzodiazepines in hair. Forensic Sci Int, 2000. 107(1-3): p. 87-92.

33.       Morini, L., et al., Effect of bleaching on ethyl glucuronide in hair: an in vitro experiment. Forensic Sci Int, 2010. 198(1-3): p. 23-7.

34.       Petzel-Witt, S., et al., PTCA (1H-pyrrole-2,3,5-tricarboxylic acid) as a marker for oxidative hair treatment. Drug Test Anal, 2017.

35.       Petzel-Witt, S., et al., Influence of bleaching and coloring on ethyl glucuronide content in human hair. Drug Test Anal, 2017.

36.       Dyer, J.M., et al., Redox proteomic evaluation of bleaching and alkali damage in human hair. Int J Cosmet Sci, 2013. 35(6): p. 555-61.

37.       Gambelunghe, C., et al., Hair analysis by GC/MS/MS to verify abuse of drugs. J Appl Toxicol, 2005. 25(3): p. 205-11.

38.       Kuzuhara, A., Internal structural changes in keratin fibres resulting from combined hair waving and stress relaxation treatments: a Raman spectroscopic investigation. Int J Cosmet Sci, 2016. 38(2): p. 201-9.

39.       Tate M., K.Y., Buetsch S., Weigmann H., Quantification and prevention of hair damage. Journal of the Society of Cosmetic Chemists, 1993. 44: p. 347–371.

40.       DH., J., Hair and hair care. Boca Raton, 1997.

41.       Kerekes I., M.Y., Coloring, bleaching and perming: influence on EtG content. 2012.

42.       Maurer, H.H., et al., Negative ion chemical ionization gas chromatography-mass spectrometry and atmospheric pressure chemical ionization liquid chromatography-mass spectrometry of low-dosed and/or polar drugs in plasma. Ther Drug Monit, 2002. 24(1): p. 117-24.

43.       HG., J., Programmed Temperature Vaporization (PTV) injection. 2016.

44.       Mazur, A., et al., Characterization of human hepatic and extrahepatic UDP-glucuronosyltransferase enzymes involved in the metabolism of classic cannabinoids. Drug Metab Dispos, 2009. 37(7): p. 1496-504.

 

Universiteit of Hogeschool
Milieu en gezondheidswetenschappen
Publicatiejaar
2018
Promotor(en)
Hugo Neels
Kernwoorden
Share this on: