merged document 3

1

MetrologieMetrologie-- GeneralitatiGeneralitati --

Metrologia este stiinta masurarilor

Sistemul acopera conceptele de baza ale masurarilor, cum ar fi:trasabilitatea, incertitudinea, calibrarea, validarea etc. –

Ce trebuie sa asigure datele analitice :

1. exprimarea conform unitatilor recunoscute, in principal, unitatiale ‘‘Sistemului International’’ (SI)

2. comparabile intre laboratoare si in timp

3. oferite utilizatorilor impreuna cu informatii clare cu privire la importanta lor

2

MetrologieMetrologieCatevaCateva definitiidefinitii

Precizia : apropierea ca marime dintre rezultatele unei seriide analize repetate ale unei substante dintr-o singura proba.

a. repetabilitate (aceleasi instrumente, analisti, locatie,conditii de utillizare, si perioada de timp pe termen scurt)

b. reproductibilitate (variatiile ale conditiilor, metodelor,analistilor, locatiei ).Informatiile legate de precizie sunt in general exprimate informa deviatilor standarde sau, de cele mai multe ori, informa coeficientilor de variatie a rezultatelor in seria demasurari.Robustetea = capacitatea metodei de a ramane neafectatade schimbarile minore ale proceduri (de exemplu: furnizoriide reactivi sau mediu)

3

MetrologieMetrologieCatevaCateva definitiidefinitii

Specificitatea : raspunsul analitului, ce nu este afectat deposibilele interferenteSensibilitatea : variatii semnificantive minimale alerezultatelor masurateLinearitatea : capacitatea de a obtine, intr-un interval dat,de rezultate ce sunt direct proportionale cu concentratiaanalituluiLimita de detectie : cea mai mica cantitate de analit cepoate fi detectata dar nu si masurata (limita de detectie estestrans legata de sensibilitatea sistemului analitic)Limita de determinare : expresia celei mai mici cantitati deanalit care poate fi masurata – aceasta limita este in generalconsiderata ca fiind echivalenta cu 5 pana la 10 ori limita dedetectie

4

MetrologiaMetrologia in Bioanalizain Bioanaliza--AspecteAspecte specificespecifice--

Influenta matricei probei

Variatia problemelor analitice in relatie cu milioanele de substante simiile de tipuri de probe

Nevoia de operatii preliminarii inaintea analizei (prelevarea de probe,depozitarea etc.) si probleme legate de aceste aspecte (stabilitatea,omogenitatea probelor etc.)

Nevoia de « unelte » pentru controlul calitatii masurarilor(determinarilor) (« matricea » materialelor de referinta)

Nevoile specifice pentru validarea metodelor de includ mai multi pasi

Dificultati pentru demonstrarea trasabilitatii rezultatelor si calculareaincertitudini totale

5

ConsecinteleConsecintele erorilorerorilor analiticeanalitice

Toxicitateproduseloralimentare(dioxine)

Poluareamediului

(apa potabila)

Diagnosticemedicale,

Stiinta medicineilegale

Produse industriale(impact asupra comertului)

DECIZII

O analiza statistica permite studiul distributiei uneipopulatii de date dar nu poate explica diferentadintre rezultate

6

MasurariMasurari AnaliticeAnalitice--PunctePuncte criticecritice--

Cadrul general

Selectarea metodeiadecvate

(prelevarea de probe,analiza, depozitarea )

Asigurarea calitatii(validarea, controlul calitatii)

Depozitarea pe termenlung

7

MasurariMasurari AnaliticeAnaliticePunctePuncte criticecritice

Cateva criterii de selectie

Prelevarea de probe

Reprezentativitatea,tipuri de probe,strategia de prelevare(locul, frecventa, procedura, etc.)

Conservare/Depozitare

Pastrarea integritatii(conditiile de transport si

conservare/depozitare, tipuri de

containere,temperatura, etc. )

Metode AnaliticeEchipament si consumabile

(agenti reactivi de puritatecunoscuta),

administrare, costuri siadaptarea la scopul analizelor

8

SelectareaSelectarea MetodelorMetodelor

CalibrareaDISPONIBILITATEA CALIBRANTILOR

Calibranti primari (calibrare)Standarde interne (*)

(corectia interferentelor matricilor, cu riscuri associate, de exemplu,diferite raspunsuri, linearitate) stoichimetria, puritatea

METODE DE CALIBRAREExterne

Potrivirea matricelorAdaugari standarde

(*) Termenul «standard» este predispus confuziei (calibranti, RM, standarde scrise)

CALITATEA MASURARILORCALITATEA MASURARILORBIOANALITICEBIOANALITICE

OO problemaproblema dede interdependentainterdependenta

NOI CERINTE DE REGLEMENTARE:NOI CERINTE DE REGLEMENTARE:DIRECTIVEDIRECTIVE UEUE IVDIVD

OO nouanoua directivadirectiva::DirectivaDirectiva UEUE IVD a intra inIVD a intra in vigoarevigoare in 2003.in 2003. ContinutulContinutuldirectiveidirectivei:: eliminareaeliminarea barierelorbarierelor comercialecomerciale dindin EuropaEuropaprinprin asigurareaasigurarea accesuluiaccesului lala intreagaintreaga piatapiata europeanaeuropeanaprinprin aprobareaaprobarea unuiunui singursingur produsprodus..

CerinteCerinte esentialeesentialeCalibrarileCalibrarile IVDIVD si/sausi/sau materialelematerialele de controlde control trebuietrebuie sasa fiefie““trasabiletrasabile lala standardelestandardele dede specialitatespecialitate superioaresuperioare..””

-- recunoasterearecunoasterea nationalanationala sisi internationalainternationala aamaterialelormaterialelor dede referintareferinta..

TrasabilitareaTrasabilitarea standardelorstandardelor sisi incredereaincredereaglobalaglobala inin aceastaaceasta realizarerealizare suntsunt bazelebazelerecunoasteriirecunoasterii mutualemutuale sisi aa increderiiincrederii inindateledatele utilizateutilizate pentrupentru usurareausurarea sisifavorizareafavorizarea comertuluicomertului internationalinternational dardar sisiaa deciziilordeciziilor referitoarereferitoare lala sanatatesanatate,,sigurantasiguranta,, comertcomert si/sausi/sau cercetarecercetare..

DIRECTIVELE DE DIAGNOSTIFICARE ADIRECTIVELE DE DIAGNOSTIFICARE APROCEDEURILORPROCEDEURILOR IN VITROIN VITRO ALE UEALE UE

““ TrasabilitateaTrasabilitatea valorilorvalorilor utilizateutilizate lalacalibratoricalibratori sisi lala materialelematerialele de controlde controltrebuietrebuie sasa fiefie asigurataasigurata prinprin proceduriproceduristandard destandard de masuraremasurare si/sausi/sau materialematerialestandard destandard de referintareferinta..””

TrasabilitateTrasabilitate:: ProprietateaProprietatea unuiunui rezultatrezultat sausau aa valoriivaloriiunuiunui standard de astandard de a fifi pusepuse inin corelarecorelare cucu referintereferintestandard, destandard, de obiceiobicei nationalenationale sausau internationaleinternationale,, printrprintr--unun lantlant neintreruptneintrerupt dede comparatiicomparatii,, toatetoate prezentandprezentandincertitudiniincertitudini..IncertitudineaIncertitudinea masurarilormasurarilor esteeste unun parametruparametruasociatasociat cucu rezultatulrezultatul uneiunei masurarimasurari carecarecaracterizeazacaracterizeaza dispersiadispersia valorilorvalorilor datoratadatorata factoruluifactoruluiumanuman/material./material.

TrasabilitateaTrasabilitatea sisi comparabilitateacomparabilitatea globalaglobala suntsunt bazebazepentrupentru recunoasterearecunoasterea mutualamutuala,, comertulcomertulinternationalinternational sisi incredereaincrederea inin dateledatele utilizateutilizate lala luarealuareaunorunor deciziidecizii referitoarereferitoare lala sigurantasiguranta,, sanatatesanatate,,comertcomert si/sausi/sau dezvoltareadezvoltarea stiintificastiintifica..

ComparareaCompararea rezultatelorrezultatelor RezultateleRezultatele suntsunt folositoarefolositoare numainumai atunciatunci

candcand suntsunt comparatecomparate::--cucu altealte rezultaterezultate pentrupentru observareaobservareauneiunei tendintetendinte;;--cucu limitelimite pentrupentru stabilireastabilirea domeniuluidomeniuluiuneiunei actiuniactiuni;;--cucu diferitediferite rezultaterezultate masuratemasurate inin pozitiipozitiidiferitediferite sausau lala timpitimpi diferitidiferiti ––

““comparabilitateacomparabilitatea inin spatiuspatiu sisi timptimp””

PentruPentru masurarilemasurarile bioanaliticebioanalitice““trasabilitateatrasabilitatea”” nunu asiguraasigura ““calitateacalitatea””

TrasabilitateaTrasabilitatea nunu esteeste oo ““umbrelaumbrela sub care nesub care neputemputem ascundeascunde”” –– face parte dinface parte din calitatecalitate..

AA fifi trasabiltrasabil,, chiarchiar sisi la ola o bunabuna referintareferinta, nu, nuinseamnainseamna caca aiai dreptatedreptate..

TransabilitateaTransabilitatea in bioanalizain bioanaliza esteeste diferitadiferita DatoritaDatorita identitatiiidentitatii,, interferenteiinterferentei sisi morfologieimorfologiei DificultatiDificultati majoremajore suntsunt intampinateintampinate inin stabilireastabilirea

trasabilitatiitrasabilitatii internationaleinternationale pentrupentru masurarimasurari ininbioanalizabioanaliza

““CALITATEACALITATEA”” IN MASURARILE BIOANALITICEIN MASURARILE BIOANALITICE

TrasabilitateaTrasabilitatea rezultatuluirezultatului-- potpot comparacompara rezultatulrezultatul

obtinutobtinut cu un altcu un alt rezultatrezultat?? ValidareaValidarea metodeimetodei-- amam masuratmasurat ceeaceea cece mimi--amam

propuspropus sasa masormasor?? IncertitudineaIncertitudinea-- cat decat de corectcorect esteeste rezultatulrezultatul

lala ceeaceea cece amam masuratmasurat??

ValidareaValidarea metodeimetodei verificaverifica modelulmodelul

-- testeazatesteaza integritateaintegritatea-- testeazatesteaza presupunerilepresupunerile-- ajutaajuta lala stabilireastabilirea tuturortuturor

incertitudinilorincertitudinilor-- asiguraasigura faptulfaptul caca analitulanalitul esteeste

celcel masuratmasurat

identificaidentifica parametriiparametriirelevantirelevanti pentrupentrumentinereamentinerea sub controlsub control

testeazatesteaza scopulscopul

OBTINEREAOBTINEREA ““CALITATIICALITATII”” ININMASURARILE BIOANALITICEMASURARILE BIOANALITICE

TrasabilitateaTrasabilitatea rezultatuluirezultatului

ValidareaValidarea metodeimetodei

TotalitateaTotalitatea incertitudinilorincertitudinilor

VALIDAREAVALIDAREAMETODELOR BIOANALITICEMETODELOR BIOANALITICE

Sarcinile validării iniţiale, numită validare de bazăsau totală, sunt următoarele:

- să dovedească potrivirea pentru scop în cazul elaborării(sau modificării) unei metode analitice;

- să stabilească, pe baza documentaţiei, competenţaanalistului în vederea atingerii caracteristicilor deperformanţă înscrise în standard, în cazul standardelorvalidate, prin înregistrarea datelor referitoare lacompatibilitate, repetabilitate, selectivitate, precizie;

- să furnizeze, în fiecare caz, date suficiente pentrustabilirea limitelor de control pentru determinări practicezilnice, astfel încât să fie îndeplinite caracteristicile deperformanţă.

ValidareaValidarea MetodeiMetodei AnaliticeAnalitice CeCe reglementarireglementari,, ghidurighiduri proceduriproceduri seseaplicaaplica?? CeCe anumeanume sese valideazavalideaza?? CeCe implicaimplica validareavalidarea metodeimetodei?? CeCe impactimpact vava aveaavea validareavalidarea ((sausau lipsalipsaeiei)?)? CandCand esteeste obligatorieobligatorie validareavalidarea??

ConcepteConcepte** ValidareaValidarea esteeste unun procesproces dede determinaredeterminare aapotriviriipotrivirii (suitability)(suitability) uneiunei proceduriproceduri datedate pentrupentrufurnizareafurnizarea dede rezultaterezultate analiticeanalitice utile.utile.** ValidareaValidarea uneiunei metodemetode analiticeanalitice esteeste ininprincipalprincipal legatalegata de:de: identificareaidentificarea surselorsurselor dede erorierori potentialepotentiale cuantificareacuantificarea erorilorerorilor potentialepotentiale aleale metodeimetodei* O* O validarevalidare descriedescrie inin termenitermeni matematicimatematici sisicuantificabilicuantificabili performanteleperformantele caracteristicecaracteristice alealeuneiunei masurarimasurari..* O* O metodametoda carecare esteeste validavalida intrintr--oo situatiesituatie poatepoatefifi invalidatainvalidata inin altaalta situatiesituatie

DefiniţiiValidarea(a) Confirmare prin furnizare de dovezi obiective că aufost îndeplinite cerinţele pentru o anumită utilizare sau oaplicaţie intenţionată.Note: 1. Termenul „validat” este utilizat pentru adesemna această stare.

2. Cerinţele de utilizare pentru validare pot fi realesau simulate.

Standardul SR EN ISO 9000:2001, ASRO, Bucureşti, 2001

(b) Este o evaluare sistematică a unei proceduri analiticeîn scopul determinării faptului că are suport/bazaştiinţific/a în condiţiile în care va fi aplicată.

Ghidul Eurachem/WELAC „Acreditarea pentru laboratoarele chimice”, 1993

NeintelegeriNeintelegeri CurenteCurente

ValidareaValidarea masurariimasurarii OptimizareaOptimizareamasurariimasurarii CuantificareaCuantificarea masurariimasurarii

OO metodametoda validatavalidata NUNU esteeste in modin mod necesarnecesaroo metodametoda performantaperformanta

RepetareaRepetarea uneiunei masurarimasurari de unde un numarnumar dedeoriori nunu constituieconstituie validareavalidarea eiei

CumCum evolueazaevolueaza oo metodametoda analiticaanalitica

Optimization

Validare

Implementare

Elaborare

Revalidare

Pre-Validare

Frecvent, dezvoltarea metodei poate implica activitatea pe un numărmare de idei diferite, simultan şi, în final, se alege ce mai bună.

Studiul de literaturăStudiul compuşilor, caracteristici,

reactivi etc.

Primirea cerinţelorclientului

Dezvoltarea metodei

Pregătirea schiţei metodeiPregătirea protocolului de

validare

Validarea metodei urmândprotocolul

Revizuirea datelor devalidare

Întocmirea raportului de validare ametodei

Trimiterea raportuluide validare şi adatelor la client

Etapele procesului de validare a unei metode analiticeelaborate la solicitarea unui client

Organismelor de reglementare europene şi internaţionale şi ghidurile şistandarde lor pe diferite aspecte ale AQA.

TestareaTestarea capabilităcapabilităţţiiiiAcreditareaAcreditarea

International Laboratory Accreditation CooperationInternational Laboratory Accreditation CooperationILACILAC

Organization Codex Committee on Method of AnalysisOrganization Codex Committee on Method of Analysisand Samplingand Sampling

CODEX/ CCMASCODEX/ CCMASValidarea metodei analiticeValidarea metodei analiticeInternational Conference on HarmonizationInternational Conference on HarmonizationICHICH

Japanese PharmacopoeiaJapanese PharmacopoeiaJPJPUnited States PharmacopoeiaUnited States PharmacopoeiaUSPUSP

Validarea metodei analiticeValidarea metodei analiticeFood and Agricultural Organization/ World HealthFood and Agricultural Organization/ World HealthFAO/WHOFAO/WHOValidarea metodeiValidarea metodeiUnited States Foods and Drug AdministrationUnited States Foods and Drug AdministrationFDAFDA

Controlul intern al calităControlul intern al calităţţiiiiTestareaTestarea capabilităcapabilităţţiiiiAcreditareAcreditare

Association of Official Analytical ChemistsAssociation of Official Analytical ChemistsAOACAOACInternationalInternational

StandardizareStandardizareInternational Standardization OrganizationInternational Standardization OrganizationISOISOValidarea metodei analiticeValidarea metodei analiticeInternational Union of Pure and Applied ChemistryInternational Union of Pure and Applied ChemistryIUPACIUPACStandardizareStandardizareEuropean Committee for NormalizationEuropean Committee for NormalizationCENCENAcreditareAcreditareEuropean Cooperation for AccreditationEuropean Cooperation for AccreditationEAEA

TestareaTestarea capabilităcapabilităţţiiiiAsigurarea calităAsigurarea calităţţiiii

Cooperation of International Traceability in AnalyticalCooperation of International Traceability in AnalyticalChemistryChemistry

CITACCITACValidarea metodeiValidarea metodeiAsociationAsociation of European Analytical Chemistsof European Analytical ChemistsEurachemEurachem

DomeniulDomeniulDenumirea completă a organismuluiDenumirea completă a organismuluiOrganismulOrganismul(abreviat)(abreviat)

ParametriiParametrii esentialiesentiali aiai validariivalidarii

ValidareaValidareaMetodeiMetodei

BioanaliticeBioanalitice

Exactitatea

Precizia

Liniaritatea

Efectul de matrice

Integritatea

Specificitatea

Robustetea

Reproductibilitatea

CriteriileCriteriile dede AcceptareAcceptare

TrebuieTrebuie stabilitestabilite criteriilecriteriile specificespecifice dedeacceptareacceptare pentrupentru fiecarefiecare parametruparametru

CriteriulCriteriul dede acceptareacceptare vava fifi diferitdiferit pentrupentruprobeprobe diferitediferite

CriteriileCriteriile dede acceptareacceptare trebuietrebuie sasa fiefiestabilitestabilite inin pespectivapespectiva utilizariiutilizariirezultatelorrezultatelor

CandCand esteeste necesaranecesara validareavalidareacompletcompletăă, par, parţţialialăă,, îîncrucincrucişşatatăă

efecteleefectelecong./cong./decongelariidecongelarii duratadurata dede incubareincubare temperaturatemperatura dedeincubareincubare vechimeavechimea reactivilorreactivilor preparareaprepararea probeiprobei stocareastocarea probeiprobei

numarulnumarul dede pasajepasajecelularecelulare

loturileloturile dedemedicamentemedicamenteadministrateadministrate

variabilitateavariabilitateaserumuluiserumului provenindprovenindde lade la diferitediferite animaleanimale

variabilitateavariabilitatea dintredintrepacientipacienti

Reproductibilitatea: modificari nedoriteStabilitatea: modificari deliberate

CCaandnd esteeste necesaranecesara validareavalidareacompletcompletăă, par, parţţialialăă,, îîncrucincrucişşatatăă

CandCand sese dezvoltadezvolta oo metodametodapentrupentru primaprima oaraoara

PentruPentru unun nounou medicamentmedicament DacaDaca unun metobolitmetobolit sese

adaugaadauga la ola o metodametodaexistentaexistenta

TransferulTransferul intreintre laboratoarelaboratoare TransferulTransferul intreintre analistianalisti MatriciMatrici rarerare SchimbariSchimbari lala nivelulnivelul matriciimatricii ((urinaurina--plasma; plasmaplasma; plasma

umanaumana--plasmaplasma animalaanimala))

SchimbareaSchimbarea procesuluiprocesului dedesamplingsampling

SchimbareaSchimbarea inin volumulvolumul probeiprobei SchimbariSchimbari inin domeniuldomeniul de conc.de conc. SchimbareaSchimbarea instrumentuluiinstrumentului

analiticanalitic (GC/MS(GC/MS--LC/MS)LC/MS)

SchimbareaSchimbarea sistemuluisistemului dededetectiedetectie (UV(UV--MS)MS)

AdministrareaAdministrarea concomitentaconcomitenta dedemedicamentemedicamente

DiferiteDiferite metodemetode analiticanalitic utilizateutilizateprentruprentru acelasiacelasi componentcomponent intrintr--unun singursingur studiustudiu sausau inin diferitediferitestudiistudii

(Bio)(Bio) StandardeStandarde CareCare vava fifi standardulstandardul dede lucrulucru ?? AcestAcest standardstandard vava fifi suficientsuficient pentrupentru aa fifi facutefacute toatetoate

activitatileactivitatile de prede pre--validation,validation, protocolulprotocolul dede validarevalidare sisitoatetoate analizeleanalizele probelorprobelor pentrupentru prepre--clinicclinic sisi clinic ?clinic ?

CareCare esteeste stabilitateastabilitatea standarduluistandardului ?? CandCand trebuitrebui preparatpreparat standardulstandardul ? de? de fiecarefiecare datadata candcand sese

faceface analizaanaliza sausau poatepoate fifi utilizatutilizat dupadupa stocarestocare ((prinprininghetareinghetare) ?) ?

SeSe poatepoate masuramasura standardulstandardul pentrupentru fiecarefiecare tip detip de probaproba ininmatriceamatricea respectivarespectiva ??

Cum seCum se coreleazacoreleaza concentratiaconcentratia standarduluistandardului ? Cum se? Cum sepoatepoate determinadetermina lala inceputinceput, la, la mijlocmijloc sisi lala sfarsitulsfarsitultrasarariitrasararii curbeicurbei standard ?standard ?

AdaugareaAdaugarea standarduluistandardului inin probaproba farafara diluarediluare poatepoate fififacutafacuta directadirecta ??

PreciziaPrecizia StandardelorStandardelor IndustrialeIndustriale((EuropeneEuropene))

Enzyme based assayEnzyme based assay <10%<10% ELISAELISA 1010--20%20% Cell based assayCell based assay aproxaprox. 25%. 25% Animal assayAnimal assay 2020--50%50% Virus plaque assayVirus plaque assay 330% (0.5 log)330% (0.5 log) Target for cell basedTarget for cell based <50%<50%

TestulTestul pentrupentru PParalelismaralelism

Cand se traseazagraficul logaritmic alraspunsului analitic alunei serii de dilutii alesubstantei de referinta(standardului) si a uneiserii de dilutii aleprobei trebuie saobtinem curbe paralele

ParametriParametri SSpecificipecifici lala AnalizaAnaliza CCelulelorelulelor

-- sursasursa dede celulecelule((inceputulinceputul,, mijloculmijlocul sausau sfarsitulsfarsitul inghetariiinghetarii))

-- nivelulnivelul pasajuluipasajului utilizatutilizat-- densitateadensitatea celulelorcelulelor stocstoc

(cat(cat timptimp pentrupentru sedimentaresedimentare))-- varstavarsta celulelorcelulelor (de(de catecate zilezile suntsunt inin culturacultura))-- timpultimpul dede incubareincubare-- recipientulrecipientul-- lotullotul dede mediumediu dede culturacultura folositfolosit-- sursasursa dede reactivireactivi

Rolul validării în asigurarea calităţii în laboratoareleanalitice de măsurare şi încercare

Validarea unei metode analitice este o investigaţie în ceea ce priveştefaptul că scopul analitic al unei metode este atins, obţinându-serezultate analitice cu un nivel de incertitudine acceptabil.

Validarea analitică (validarea metodei, validarea instrumentaţiei,validarea soft-urilor, validarea personalului) reprezintă primul nivel alasigurării calităţii (QA) în laborator.

Validarea este necesară pentru orice metodă nouă; pentru un anumit tipde material şi un anumit domeniu de concentraţii de operare, metodatrebuie să fie capabilă să rezolve o problemă analitică etc.

Revalidarea este necesară ori de câte ori un component al sistemuluianalitic este modificat sau dacă există indicaţii că metoda stabilită nufuncţionează corect.

a. Laboratorul utilizează o metodă validată complet.Metoda a fost studiată într-un studiu colaborativ şi, din acest motiv,laboratorul trebuie să verifice dacă este capabil să asigurecaracteristicile de performanţă ale metodei publicate (sau altfel spus,dacă este capabil să îndeplinească cerinţele sarcinii analitice). Înacest caz, laboratorul ar trebui să efectueze studii de precizie, studiide adecvare (incluzând studii de variaţie ale matricei) şi posibil studiide liniaritate, iar anumite teste, cum ar fi cel de robusteţe, ar putea fiomise.

b. Laboratorul utilizează o metodă o metodă validatăcomplet, dar apare o nouă matriceMetoda a fost studiată într-un studiu colaborativ şi din acest motiv,laboratorul trebuie să verifice dacă nu cumva noua matrice nuintroduce noi surse de erori în sistem. În acest caz, laboratorul artrebui să efectueze studii de adecvare (incluzând studii de variaţii alematricei) şi posibil studii de liniaritate.

c. Laboratorul utilizează o metodă bine stabilită, darnestudiată colaborativÎn acest caz laboratorul ar trebui să efectueze studii de precizie,studii de adecvare şi posibil, studii de liniaritate.

d. Metoda a fost publicată în literatura de specialitateîmpreună cu câteva caracteristici analiticeÎn acest caz, laboratorul ar trebui să efectueze studii de precizie,studii de adecvare (incluzând studii de variaţii ale matricei), studii deliniaritate şi robusteţe.

e. Metoda a fost publicată în literatura de specialitate fărăcaracteristici analitice sau a fost dezvoltată „in house”.În acest caz, laboratorul ar trebui să efectueze studii de precizie,studii de adecvare (incluzând studii de variaţii ale matricei), studii deliniaritate şi robusteţe.

f. Metoda este empiricăO metodă empirică este aceea în care cantitatea estimată esterezultatul găsit prin aplicarea procedurii stabilite ca atare. Aceasta sedeosebeşte de metodele în care măsurările care au drept scop de aevalua cantităţi independente, cum ar fi concentraţia unui anumitanalit într-o probă, la care potrivirea (adecvarea) metodei esteconvenţional zero şi variaţia matricei este irelevantă (aceea este înclasa definită).

g. Analiza ad-hocAnaliza ad-hoc este necesară ocazional pentru a stabili, în general,domeniul unei valori fără prea mari cheltuieli şi cu exigenţă scăzută.Efortul care trebuie făcut pentru validare este în consecinţă strictlimitat. În acest caz, adecvarea trebuie studiată prin metode cum ar fiestimarea recuperării sau adiţiilor multiple de analit, iar precizia dinmăsurări repetate.

h. Modificări ale analitului sau echipamentului

Având în vedere activitatea complexă dintr-un laborator, pot existaurmătoarele situaţii care să impună efectuarea de studii de validare:-modificări majore pe care le suferă instrumentele;-loturi noi sau foarte variabile de reactivi;-schimbări efectuate în încăperile laboratorului;-metode utilizate pentru prima dată de către analişti noi;-metodă validată folosită după o perioadă de întrerupere.

În acest caz acţiunea esenţială este să se demonstreze că nici oînrăutăţire nu s-a produs. Verificarea minimă constă într-un test depotrivire singular ce presupune un experiment de verificare înainteşi după modificarea survenită pe un material de control sau detestare.

O procedura prin care o entitate autorizatarecunoaste formal ca o organizatie/o persoana estecompetenta sa indeplineasca anumite sarcini specifice（ ISO/IEC Guide 2:1996）

Cuvinete cheie :

entitate autorizata; competenta; sarcini specifice

CeCe esteeste acreditareaacreditarea ??

AnalizeAnalize,,testeteste,,masurarimasurarispecificespecificesi/sausi/saucalibraricalibrari

EvaluareaEvaluarea

AcreditareaAcreditarea LaboratoarelorLaboratoareloresteeste unun procesproces dede evaluareevaluare prinprin carecare autoritateaautoritatea dindindomeniudomeniu ((RENARRENAR) face o) face o recunoastererecunoastere oficialaoficiala cacalaboratorullaboratorul esteeste competentcompetent sasa efectuezeefectueze masurarimasurari ((analizeanalize,,testeteste,, incercariincercari)) si/sausi/sau calibraricalibrari intrunintrun domeniudomeniu specificspecific

CompetenteTehniceCompetenteTehnice

ManagementulManagementul SistemuluiSistemului

EsentaEsenta AcreditariiAcreditariiacreditareaacreditarea sese bazeazabazeaza pepe evaluareaevaluarea sisi confirmareaconfirmarea valabilitatiivalabilitatii((adecvariiadecvarii lala scopscop) a:) a:

metodelormetodelor

procedurilorprocedurilor

rezultatelorrezultatelor

CompetentaCompetenta personalpersonal

echipamentechipamentprobeprobe

metodametoda

mediumediutestareatestarea

competentelorcompetentelor

ManagementulManagementul SistemuluiSistemului dede CalitateCalitate

EsentialEsential pentrupentru AcreditareaAcreditarea LaboratoarelorLaboratoarelor

ACREDITAREA

SR EN ISO 17025:2005

SR EN ISO 15189:2007

Evaluarea independentă a sistemului de

management al calităţii şi a competenţei

tehnice a laboratorului.

Confirmă competenţa laboratorului faţă de:clienţi;

organismul de acreditare;

autorităţile de reglementare.

ACREDITAREA este voluntară;

ACREDITAREA este realizată de

organismul national /international de

acreditare (RENAR)

REACREDITAREA la 3-5 ani.

COSTURILE ACREDITĂRIICOSTURILE ACREDITĂRII

ÎÎn ROMÂNIA costurile acreditării depind den ROMÂNIA costurile acreditării depind de::

mărimea organiza mărimea organizaţţiei;iei; numărul numărul şşi complexitateai complexitatea

îîncercărilor ce vor fi acreditatencercărilor ce vor fi acreditate;; numărul de entită numărul de entităţţi ce vor fii ce vor fi

evaluate;evaluate; activită activităţţile din laborator.ile din laborator.

COSTCOSTURILEURILE ACREDITACREDITĂRIIĂRII

400 Euro400 Euro200 Euro200 Euro(5)(5).. DeciDecizziiaa dede acreditacreditrere..CertificatCertificat dede aacreditacreditarere..

or 50)+nPx10] (*or 50)+nPx10] (*[ nEx100 +[ nEx100 + nLnL ( 25( 25(4)(4).. AAuditudit de acreditarede acreditare

400 Euro400 Euro200 Euro200 Euro(3).(3). AAuditudit preliminarpreliminar

200 Euro200 Euro200 Euro200 Euro(2).(2). EEvaluareavaluareadocumentelordocumentelor

150 Euro150 Euro150 Euro150 Euro(1)(1) InrInregistraegistrarearea aplicaaplicaţţieiieipentrupentru acreditaacreditarere..

MinMin.. 44Max.3Max.3

NumNumărăr de personal din laborator:de personal din laborator:ActivitActivitateate

NATA

INMETRO

SCC CNASHKAS

FINAS

COFRAC

DAP

ISRACSINCERT

JABIA Japan

KOLAS

DSM

RvA

SANAS

SAS

CNLA

TLAS

UKAS

NABL

SIC

NA

SWEDAC

NAB

PSB

A2LA/NVLAP/IAS

OrganismeleOrganismele dede acreditareacreditare aa laboratoarelorlaboratoarelordistributiadistributia internationalainternationala

IAF12

INAZ

SAC

ILACILACINTERNATIONAL LABORATORYINTERNATIONAL LABORATORY

ACCREDITATIONACCREDITATIONCOOPERATIONCOOPERATION

ILACILAC(SADAC)

(IAAC) (EA)

(APLAC)

Sisteme regionale si internationalepentru acreditarea laboratoarelor

MecanismeMecanisme interactiveinteractive

50

AspecteAspecte specialespeciale aleale analizeloranalizelordindin industriaindustria alimentaraalimentara

Hazard Analysis and Critical Control Points

51

IstoriculIstoricul HACCPHACCPStandarde internationale in industria alimentara

• HACCP este un standard international acceptat in industriaalimentara, prevazut in anexa “Codului de practicirecomandat international – Principii generale de igiena aalimetelor”

• HACCP a fost dezvoltat de WHO/FAO Comisia CodexAlimentarius pentru siguranta alimentelor destinateastronautilor. UE a intrat in comisie in 2003.

• Prima versiune a fost publicata 1960, versiunea curenta fiinddin 2003

• HACCP a fost intial integrat in legislatia europeana in1993, prin Directiva Consiliului 93/43/EEC. Toate statelemembre UE sunt membre si in Codex Alimentarius.

52

LegislatiaLegislatia UE inUE in domeniuldomeniulalimentaralimentar

Legislatia recenta din UE a integrat HACCP la cerinteleprivind asigurarea igienei si sigurantei alimentelorConsta intr-o suma de regulamente, cum ar fi

• Regulamentul (EC) 852/2004: Reguli comune de igiena inindustria alimentara

• Regulamentul (EC) 853/2004: Igiena produselor de origineanimala

• Regulamentul (EC) 854/2004: Reguli de sanatate la animalesi controlul acestora

• Regulamentul (EC) 2073/2005, si 1441/2007 privindincarcatura microbiana in alimente

53

IgienaIgiena produselorproduselor alimentarealimentareCerintele cuprinse in regulamentele UE sunt prevazute pentrua asigura concordanta cu

• Criteriul microbiologic• Cerintele de control al temperaturii• Mentinerea “lantului de racire”• Curatenia si intretinerea• Prelevarea, analiza, rapoartele

54

IgienaIgiena produselorproduselor alimentarealimentareRegulamentul (EC) 852/2004 stipuleaza cerintele generalepentru igiena alimentelor, definind igiena acestora drept :

• “masurile si conditiile necesare pentru a controla riscurile si aasigura compatibilitatea cu consumul uman al alimentelortinandu-se seama de aceasta intentie la producere

Domeniu• Elaborarea premiselor initiale• Elaborarea procesului de

productie• Indepartarea deseurilor• Asigurarea apei• Facilitati pentru igiena

personala

• Igiena personala si starea desanatate a personalului

• Curatenie si intretinereconforme

55

CurateniaCuratenia sisi intretinereaintretinereaAnexa 2 din Regulament prevede ca pentru spatii

• Trebuie sa fie curate si bine intretinute• Trebuie sa fie proiectate pentru a se putea efectua

o curatenie si dezinfectie adecvate si sa asigureun spatiu de lucru adecvat

• Cand apar acumulari de mizerie, produsele simateriile prime trebuie protejate

• Nici un material toxic nu trebuie sa vina in contactcu produsele si materiile prime (incluzand agentii decuratare si dezinfectie)

56

GhiduriGhiduri sisi proceseproceseNu exista recomandari privind procesele de curatenie sidezinfectieIn loc de aceasta, legislatia se refera la ghiduri nationale siinternationale pentru igiena si HACCP cum ar fi:

• Ghiduri de Bune practici in igiena, de ex. DIN 10516Igiena alimentelor – Curatenia si dezinfectia din ghidurileCodex Alimentarius• Ghiduri sectoriale prifind aplicarea HACCP• Ghiduri comunitare ce se refera la Bune practici

de igiena si HACCP, de ex. Standardul internationalpentru alimente (IFS)

Implicatiile HACCP la firmele de curatenieModulul 6 -Legislatia UE pentru curatenie si dezinfectie in industria alimentara 57

GhiduriGhiduri comunitarecomunitare

NivelulFAO/WHO

Regulamentul EC 852/2004

Codul international de practiciCAC/RCP 1-1969

Nivelul UE

Nivelul statelormembre

Industrie

Grupuri deconsumatori

Autoritateanationala

Regulamentul (EC) 852/2004 permite dezvoltarea de ghiduri noinationale sau internationale. Cautati ghiduri noi!

Ghiduricomunitarepentruigiena siHACCP

Codul de bunepractici deigiena

GhiduriHACCP

draft

HACCP pentru intreprinderiMici si mijlocii

Implicatiile HACCP la firmele de curatenieModulul 6 -Legislatia UE pentru curatenie si dezinfectie in industria alimentara 58

GhiduriGhiduri comunitarecomunitare inin vigoarevigoare

Lista de ghiduri comunitare in vigoare poate fi obtinuta dehomepage-ul HygTrain sau de pe site

• Germania: Bundesverband des Gebäudereiniger Handwerks(DE)

• Cehia: Asociatia ceha a curateniei (CAC)• Slovenia: Camera pentru mestesuguri si mici intreprinderi a

Sloveniei• Romania: Euroactiv• Olanda: CINET

59

AnalizaAnaliza dede riscrisc in HACCPin HACCPHazard Analysis and Critical Control Points

• Sistemul de control al proceselor destinat identificariisi prevenirii infectarii microbiene sau altor riscuri inindustria alimentara

• Cere o analiza a riscurilor, atat chimice cat si biologice

• Este urmata de implementarea unor puncte de controlcritice (CCP)

• Implementarea unui asemenea sistem este ghidata decele 7 principii ale HACCP

• Este similar cu alte sisteme de management alcalitatii igienei cum ar fi RABC

60

CumCum suntsunt interconectateinterconectateHAACPHAACP sisi QM ?QM ?

HACCP introduce un sistem de monitorizare cupuncte de control critic (CCP) intr-un sistem QM

• HACCP este un sistem de QM aligienei care functioneaza ca ocompletare la un sistem de QMpreexistent

• Trebuie asigurata preexistenta unuiprogram cum ar fi Bune practicide igiena

• Stabilirea si validarea proceselor(QM) ca o garantie pentrusiguranta alimentelor

• HACCP poate fi integrat in altsistem QM si ceritificat conformacestuia

HACCP

QMBunepractici de

igiena

QM

CCPProiectareafacilitatilor

61

ScaraScara dede prioritateprioritate aa risculuiriscului(RPN)(RPN)

Riscul asupra unui produs sau proces poate fi cuantificatfolosind o scara de prioritate a riscului (RPN) definita deurmatorii factori:

• Severitatatea unei potentiale probleme• Posibilitatea aparitiei, adica potentialul de aparitie• Detectarea, adica posibilitatea de a fi detectat ininte

de a afecta consumatorul final

Scarile pot fi gradate de la 12 – 5 sau 1 – 10. Cu cat este mai marevaloarea cu atata posibilitatea de aparitie este mai mare

RPN = Severitatea x Posibilitatea aparitiei x Detectarea

62

ElementeleElementele unuiunui sistemsistem HACCPHACCPII

Un sistem HACCP contine elemente cum ar fi:• Un plan HACCP :

Diagrama de proces, rezultatele analizei riscurilor,descrierea CCP-urilor si un sistem de monitorizare.Limitele critice si actiunile corective se pot efectua, sepoate modifica planul HACCP dupa stabilirea lui.

• Instructiuni si proceduri de lucru.• Documentatia activitatilor de monitorizare a CCP, liste

de sarcini, devieri, actiuni corective efectuate. Reviziaperiodica a devierilor/analizelor de trend

• Documente al reviziilor periodice ale intregului sistemHACCP. Descrierea procedurilor, testelor, metodelor deaudit

63

ElementeleElementele unuiunui sistemsistem HACCPHACCPIIII

Alte element pot fi

• Reguli comune de igiena(a se vedea Anexa 2 din852/2004)

• Un plan de igiena al personalului• Documentatia legata de activitatile de training• Continutul trainingului: principiile HACCP si aplicarea

instructajelor de munca si a documentatiei de lucru• Documentatia trainingului initial si celui ocazional

Trainingul trebuie facut direct sau indirect tuturorpersoanelor care intra in contact cu alimentele

64

AplicareaAplicarea HACCPHACCPA se urma cele 7 principii HACCP

1. Efecuarea unei analize a riscurilor2. Determinarea (CCPs)3. Stabilirea limitelor critice pentru fiecare CCP4. Stabilirea procedurilor de monitorizare a CCP-

urilor5. Stabilirea actiunilor corective cand s-au

depasit limitele6. Stabilirea procedurilor de tinere a evidentelor7. Stabilirea de proceduri pentru a se verifica

daca sistemul HACCP functioneaza conformplanificarii

CeCe esteeste CALITATEACALITATEA??““CALITATEACALITATEA”” este definită drept este definită drept ““măsuramăsura îîn caren careun ansun ansaamblu de caracteristicimblu de caracteristici intrinseciintrinseciîîndeplinescndeplinesc anumiteanumite cerincerinţţeleele””..[ISO 9000[ISO 9000--2000].2000].

ÎÎn activitatea dn activitatea dinin laboratolaboratoarelearele dede analizeanalize,,““CALITATEACALITATEA”” poate fi definită drept poate fi definită drept ““furnizareafurnizarearezultatelorrezultatelor îîncercncercăărilorrilor îîn cursul unui intervaln cursul unui intervalde timpde timp şşi a unor condii a unor condiţţii stabilite, la costurileii stabilite, la costurilefixatefixate şşi cu respectarea conditiilor de securitatei cu respectarea conditiilor de securitateimpuseimpuse““

66

AsigurareaAsigurarea CalitatiCalitati--AnalizaAnaliza chimicachimica--

Asigurarea Calitatii :Actiuni prestabilite si sistematice necesare pentru a oferi incredereaadecvata ca un produs sau un serviciu va satisface pe deplinnecesitatile legate de calitate

Controlul Calitati :Tehnici si activitati operationale ce sunt folosite pentru a raspundecerintelor de calitate. Implica activitati care tintesc atat spre aurmari un proces si pentru a elimina cauzele esecului cuperspectiva de a atinge cea mai buna eficienta economica

Sistemul de calitate :Structura organizationala, ce acopera responsabilitatile, procedurilesi procesele, pentru a implementa activitatile de calitate(determinand politicile de calitate ale unei compani)

67

AsigurareaAsigurarea calitaticalitati--NevoileNevoile utilizatorilorutilizatorilor--

Rezultatele trebuie sa fie apte pentru scopul masurarii, casi mijloacele care sunt folosite (cel mai mare nivel deacuratete nu este sistematic necesar)

Un client bine informat va intreba: (1) daca metoda estecea optima, (2) daca a fost validata, (3) care sunt surselede incertitudine si (4) care nivelul de incredere ce poate fiasteptat de la rezultate.

Va fi luat de asemenea in considerare si raportulcalitate/pret.

Prelevarea si prelucrarea

probelor de alimente.

Cursul 7

Definitii

lot - o cantitate identificabilă de produs alimentar, livrată la un moment dat şi

determinată de către o persoană autorizată, avînd caracteristici comune privind

originea, varietatea, tipul de ambalaj, ambalatorul,

expeditorul, marcajele si în cazul peştelui, dimensiunea

sublot - o anumită parte a unui lot, separată din punct de vedere fizic

identificabilă din care se prelevă probe;

probă elementară - o cantitate de produs prelevată dintr-un singur punct al

lotului sau sublotului;

Definitii

probă globală - amestecul tuturor probelor elementare reprezentativ pentru

lotul sau sublotul din care au fost prelevate probele

respective;

probă de laborator - o probă destinată examenului de laborator.

Cerinete la prelevarea probelor

Prelevarea de probe se efectuează de către o persoană

autorizată, desemnată de autoritatea competentă.

Probele se prelevează separat din fiecare lot sau sublot care este examinat.

În timpul prelevării de probe, trebuie să se ia măsuri de

precauţie pentru a evita orice schimbări care ar afecta

nivelurile de contaminanţi.

Probele elementare trebuie să fie prelevate din locuri

diferite repartizate în întregul lot sau sublot.

Orice abatere de la această procedură se consemnează în fişa de prelevare

Cerinte la prelevarea probelor

Proba globală se obţine prin amestecarea tuturor probelor elementare.

Probele utilizate în scopul controlului, dreptului la

recurs şi arbitraj se prelevează dintr-o probă globală omogenizată

Fiecare probă se introduce într-un recipient curat şi

inert, care asigură:

◦ o protecţie adecvată împotriva contaminării,

◦ a pierderii substanţelor de analizat

măsurile de precauţie transport

schimbare a compoziţiei probei, care ar putea surveni în timpul transportului şi

depozitării. Fiecare probă prelevată:

◦ se sigilează la locul de prelevare ◦ se identifică corespunzător, ◦ se inregistrează ◦ şi se păstrează astfel încît să se poată

identifica fiecare lot sau sublot (se va face referire la numărul lotului, cu precizarea datei şi locului prelevării).

Planurile de prelevare de

probe Loturile mari se împart în subloturi, cu condiţia ca

sublotul să poată fi separat fizic.

Avînd în vedere faptul că greutatea lotului nu este întotdeauna un multiplu exact al greutăţii subloturilor,

greutatea sublotului poate depăşi greutatea menţionată cu maxim 20 %.

Proba globală este de cel puţin 1 kg sau 1 litru, cu

excepţia cazului în care

acest lucru nu este posibil, atunci proba constă într-un pachet sau o unitate.

Numărul minim de probe elementare care sînt prelevat

conserve, dar din raţiuni practice este necesar să se folosească o abordare bazată pe probe globale.

Pregătirea şi analiza probelor

Proba de laborator trebuie să fie omogenă şi reprezentativă,

fără o contaminare secundară. Colaboratorul trebuie să se asigure că probele

nu se vor contamina în timpul pregătirii lor. Aparatele, echipamentele care vin în contact

cu proba nu trebuie să conţină metalele care urmează să fie determinate şi

trebuie să fie confecţionate din materiale inerte, precum polipropilena sau

politetrafluoretilena (PTFE) etc., care se curăţă cu acid pentru a reduce riscul de

contaminare.

La pregătirea probelor de produsetrebuie folosite procedurile

specifice

descrise în standardul CEN „Produse alimentare - Criterii de

performanţă, consideraţii generale şi pregătirea probelor".

Staniul anorganic trebuie să fie prelevat în soluţie- evitarea

pierderilor

rapide, în special datorită hidrolizei hidroxizilor de Sn(IV) insolubili.

măsuri pentru evitarea si minimizarea riscului de contaminare a probelor în

◦ timpul pregătirii:

◦ înainte de utilizare,

◦ recipientele se spală cu acetonă sau hexan de înaltă puritate;

◦ aparatele şi echipamentele care vin în contact

cu proba trebuie să fie confecţionate din materiale interne precum aluminiu, sticlă sauoţel inoxidabil şlefuit.

Nu se permite utilizarea materialelor plastice.

Proba globală completă se macină fin (dacă este cazul)

şi se amestecă temeinic,

Probele utilizate în scopul controlului se prelevează din materialul

omogenizat, cu excepţia cazului în care acest lucru contravine cerinţelor privind

prelevarea de probe.

Metodele de analiză pentru staniul total sînt adecvate celor pentru controlul

oficial al nivelurilor de staniu anorganic.

În cazul în care nu sînt descrise metode specifice pentru determinarea

contaminanţilor în produse alimentare se permite utilizarea oricărei metode validate

de analiză (unde este posibil, validarea va include un material de referinţă certificat),

cu condiţia ca metoda selectată să corespundă criteriilor specifice de performanţă

În cazul în care există un număr limitat de metode de analiză integral

validate, poate fi folosită alternativ abordarea „adecvării la scop" pentru a evalua

adecvarea metodei de analiză.

Metodele adecvate pentru controlul oficial trebuie să producă rezultate cu

incertitudini de măsurare standard inferioare incertitudinii de măsurare standard

maxime calculate folosindu-se următoarea formulă:

Uf = √ (LOD/2)2 + (αC)2 , unde:

Uf - este incertitudinea de măsurare standard maximă (μg/kg);

LOD - este limita de detecţie a metodei (μg/kg);

C- este concentraţia care prezintă interes (μg/kg); α - este un factor numeric care va fi folosit în funcţie

de valoarea lui C.

Valorile care trebuie utilizate sînt prevăzute în tabelul nr 8 din anexă la prezentele

Raportarea şi interpretarea

rezultatelor Rezultatele trebuie exprimate în aceleaşi unităţi şi

cu acelaşi număr de cifre

semnificative ca şi nivelurile maxime stabilite pentru

contaminanţi în produsele

alimentare.

În cazul în care metoda analitică prevede aplicarea extracţiei, rezultatul

analitic trebuie corectat din punct de vedere al recuperării i consemnat nivelul de

recuperare.

În cazul în care metoda analitică nu prevede aplicarea extracţiei (în cazul

metalelor), rezultatul trebuie consemnat fără corecia recuperării, cu condiia

prezentării dovezilor, utilizînd material de referinţă validat adecvat, care asigură

atingerea concentraţiei certificate ce permite

determinarea incertitudinii de măsurare

(acurateţe crescută a măsurării).

Rezultatul analizei trebuie consemnat ca:

„ x +/- U", unde:

„ x " - este rezultatul analitic;

„ U " - este incertitudinea de măsurare extinsă, folosind un factor de acoperire

2, care dă un nivel de încredere de aproximativ 95 % (U = 2u).

Analistul trebuie să ţină cont de raportul privind relaţia dintre rezultatele

analitice, incertitudinea de măsurare, factorii de recuperare si cerinele fată de

produsele alimentare si hrana pentru animale.

Raportarea şi interpretarea

rezultatelor Lotul sau sublotul este acceptat dacă

rezultatul analizei probei de laborator

nu depăşeşte nivelul maxim respectiv prevăzut pentru contaminanţi în produsele alimentare, .

Lotul sau sublotul este respins în cazul în

care rezultatul analizei probei de

laborator depăşeşte cu certitudine nivelul maxim respectiv prevăzut pentru

contaminanţi în produsele alimentare, ţinînd

cont de incertitudinea de măsurare

Impărţirea loturilor în subloturi pentru produsele comercializate în vrac

Împărţirea loturilor în subloturi

pentru alte produse

Numărul minim de probe elementare de prelevat din lot sau sublot

Numărul de ambalaje sau unităţi (probe elementare)

de prelevat pentru a constitui proba globală în cazul

în care lotul sau sublotul este format din ambalaje

sau unităţi distincte

STUDIU DE CAZ

Prelevarea probelor de produse

alimentare în vederea testării microbiologice

Samplingul in procesul

de masurare

Incertitudine a de masurare

Cursul 8

Diagrama

schematica

a

procesului

de

masurare

Obiectul supus samplingului

Este portiunea de material pe care proba trebuie sa o

reprezinte.

Trebuie definit inainte de realizarea planului de sampling

Poate fi definit printr-o reglementare

sau un intreg set, lot sau transport de marfa

Orice obiect supus samplingului va genera

un rezultat raportat al masurarii si o incertitudine

Probele primare

constituite dintr-un nr. de incremente

combinate formeaza o proba compusa

este ceruta incertitudinea acestei valori individuale a masurarii, realizata pe aceasta proba combinata

in practica de labnorator are loc diferentierea ‘probelor’

determinarea sursei incertitudinii.

Incertitudinea masurarii

Parametru asociat rezultatului unei masurari

care caracterizeaza dispersia valorilor ce pot fi

atribuite in mod rezonabil masurandului

‘Parametrul’ – un domeniu, o abatere standard,

un interval (interval de incredere) sau o alta

masura a dispersiei precum abaterea standard

relativa.

Incertitudinea este asociata cu fiecare rezultat al

masurarii. Forma x±U

x –rexultatul masurarii; U – incertitudinea extinsa


O valoare estimata atasata rezultatului unei

incercari care caracterizeaza domeniul de valori in

care se declara ca se afla valoarea adevarata

in metrologie incertitudinea exprima ‘dispersia

valorilor care pot fi atribuite in mod rezonabil,

masurandului’

Ex: masurandul poate fi masa totala de aur dintr-un

depozit geologic.

esentiala este sursa de erori (BIAS) din timpul

experimentelor


Ex. masurarea conc. dintr-un solid va implica

extractia materialului, cantariri, operatii

volumetrice, spectrofotometrice sau chiar

cromatografie.

Extractia rareori e completa si rezultatele vor fi

mai mici – recuperari, materiale de referinta


E legata de exactitate, eroare, justete, precizia.

Include toleranta pentru toate efectele ce pot influenta

un rezultat (erorile aleatoare si sistematice.

E valida pentru aplicarea corecta a procedurilor de

masurare si sampling.

Surse de incertitudine in

sampling

• Eterogenitate (sau ne-omogenitatea)

•Efectele strategiei de sampling (aleatoriu, aleatoriu

stratificat, proportional)

•Efectele mobilitatii mediului (densitatea de selectie)

•Starea fizica a materialului (solid, lichid, gaz)

•Efectele datorate temperaturii si presiunii

•Efectele asupra compozitiei; Transportul si depozitarea

probei.

Prepararea probei

Omogenizarea si/sau efectele de sub-sampling

Uscarea

Macinarea

Dizolvarea

Extractia

Contaminarea

Derivatizare (efecte chimice)

Erori de dilutie; preconcentrarea;

Surse de incertitudine datorat

prelevarii – teoria samplingului

Eroare funfamentala a saplingului (FSE)

Rezultat al eterogenitatii constitutionale (particulele fiind diferite fizic si chimic.

Eroare datorata gruparii si segregarii (GSE)

Rezultat al eterogenitatii distributionale

Eroare datorata selectiei unui punct dintr-un domeniu vast (PSE1)

Tendinte in spatiu si timp



Eroare datorata selectieiperiodice a punctelorvast (PSE2)

Nivele periodice in spatiu si timp

Eroare datorata delimitarii incrementului (IDE)

Identificarea probei corecte care sa fie selectata. Ia in considerare forma marginilor dispozitivului de sampling



Eroare datorata extractiei incrementului (IXE)

Indepartarea probei dorite. Ia in considerare forma marginilor dispozitivului de sampling

Eroarea datorata prepararii incrementului su probei (IPE)

Contaminarea (material strain in proba);

Pierderi (adsorbtie, condensare, precipitare)

Alterarea compozitiei chimice (pastrare)

Aterarea compozitiei fizice (aglomerarea, spargerea particulelor, umiditatea)



Greseli involuntare (numerotarea gresita a

probelor, lipsa de cunostinte, neglijenta)

Greseli deliberate (sararea minereurilor aurifere,

greseli deliberate in delimitarea incrementelor,

falsificare)

Eroarea de ponderare (SWE)

Rezultatul erorilor de atribuire a greutatii

diferitelor parti ale unei probe compuse inegal

Estimarea incertitudinii de masurare

Masurandul

Este o valoare medie care reprezinta compozitia

intregului obiect supus samplingului

Este estimatprintr-un proces de sampling si

analiza.

1. Abordarea empirica – de jos in sus

2. Abordarea modelarii – cauza - efect

Abordarea empirica a

Incertitudinii – de jos in sus

Intentioneaza sa obtina o valoare estimata fara a

cunoaste individual sursele.

Se bazeaza pe estimarile globale de repetabilitate

din incercarile in-house sau inter-organizationale.

Estimarile fiecarui efect pot fi realizate separat din

proprietatile metodelor de masurare, precum si

precizia samplingului (pt. efecte aleatorii datorate

samolingului), sau eroarea (bias) analitica (pt.

efectele sistematice ce qapar dat. Analizei chimice)

Surse de incertitudine

Se pot considera 4 surse de eroare:

1. Erori aleatorii dat. met. de sampling

2. Erori aleatorii dat. met. de analiza

3. Erori sistematice met. de sampling

4. Erori sistematice met. de analiza

Au fost cuantificate ca:

Precizia samplingului

Precizia analitica

Eroarea (bias) datorata samplingului

Eroarea (bias) analitica

Surse de incertitudine

Estimarea contributiilor incertitudinii in

abordarea empiruica

Model statistic pentru exprimarea

empirica a incertitudinii

Modelul statistic descrie corelatia dintre valoarea masurata si valoarea adevarata a concentratiei analitului.

Cuprinde efectele intamplatoare – ia in considerare o singura masurare a concentratiei analitului (x) pe o singura proba (compusa sai individuala) dintr-un anumit obiect supus samplingului:

x=Xadevarat + esampling + eanaliza

Unde Xadevarat – valoarea adevarata a conc. Analitului (echivalentul valorii masurandului)



Pt. un singur obiect supus samplingului, daca

sursele de variatie sunt independente, varianta

masurarii σ2 max este data de:

σ2 max= σ2 sampling + σ2 analitica

σ2 sampling – varianta dintre probe pe obiect (dat.

eterogenitatii analitului)

σ2 analitica varianta dintre analize pe o singura

proba



Daca val. Exprimate statistic ale variantei s2 sunt

utilizate pt. aproximarea acestor parametrii

obtinem:

Incertitudinea standard (u) poate fi estimata

folosind s masurare

2 2

masurare sampling analiticu s s s



Cand se cerceteaza mai multe obiecte, modelul

trebuie extins si se foloseste ANOVA.

Metoda Descrierea

metodei Persoanele care

realizeaza

samplingul

Protocoale Componentele estimate

Sampling Analiza

Precizie Eroare

(bias) Precizie Eroare

(bias)

1 duplicate una singura unul da nu da nu

2 protocoale una singura mai multe intre protocoale da nu

3 studiu

colaborativ

sampling

mai multe unul intre persoane da nu

4 test de

capabilitate

a

samplingului

mai multe mai multe intre protocoale +

intre persoane da nu

Calculul incertitudinii extinse U

U=2smasurare

Exprimata procentual:

Unde x – valoarea raportata

' 2*100* %masurares

Ux

Incertitudinea relativa – nu se modifica apreciabil in functie de

concentratie la val. Mai mari decat limita de detectie (mai mare de

10 ori)

'2*

100* %sampling

sampling

sU

x

' 2*100* %analitic

analitic

sU

x

METODE ELECTROCHIMICE DE ANALIZA

CELULA ELECTROCHIMICA – ROL IMPORTANT - ELECTRODUL

ELECTRODUL – senzor cu rol de a converti semnalul de intrare (semnal de excitare a sist. electrochimic)

intr-un semnal masurabil pe o scala

(semnal de raspuns al sist. electrochimic)

In functie de natura semnalului de raspuns (de iesire) se deosebesc 3 mari cat. de senzori electrochimici: - senzori potentiometrici;

- senzori amperometrici;

- senzori conductometrici;

CARACTERISTICILE SENZORILOR ELECTROCHIMICI

Functia de transfer

Sensibilitatea

Selectivitatea

Domeniul de raspuns

Timpul de raspuns

Gradul de participare al senzorului

Siguranta in exploatare

Economicitate


Functia de transfer – expresia relatiei dintre semnalul de intrare si cel de iesire al senzorului;

Ecuatia lui Nernst sau Ilkovic sunt functii de transfer;

Functia de transfer – e cunoscuta sub forma unei expresii matematice care sa aiba o interpretare teoretica;

O relatie de dependenta lineara este ideala;


Sensibilitatea – este exprimata prin derivata de ordinul intai a functiei de transfer;

Pentru ca senzorul sa fie sensibil este necesar ca valoarea derivatatei sa fie cat mai mare;

Limita de detectie - determina concentratia minima pe care senzorul o poate semnala;


Selectivitatea – reprezinta abilitatea unui senzor de a extrage selectiv analitul sau o clasa de analiti si de a discrimina speciile interferente care raspund la un anumit semnal de excitare. Este specificata prin intermediul coeficientului de

selectivitate;

Selectivitatea poate fi crescuta pe 2 cai: Prin eliminarea sursei de zgomot;

Prin marirea specificitatii senzorului;


Domeniul de raspuns – electrodul de tip potentiometric sau amperometric aflat intr-o celula electrochimica impreuna cu un electrod de referinta, va avea un domeniu de raspuns (exprimat in unitati de activitate sau de concentratie) situat intre val. Cea mai mica si cea mai mare a limitei de masurare. Curba de raspuns – variatia tensiunii masurate a unei

cel. electrochim. in functie de log. activitatii analitului;

Sau – var. intensitatii curentului limita in functie de concentratie – pt. masuratorile - polarografice si

- voltametrice;


Timpul de raspuns – reprezinta timpul neceasr pentru ca tensiunea celulei electrochimice sa ajunga la 1 mV din val. tensiunii de echilibru;

Timpul de raspuns - practic reprezinta marimea intervalului de timp care se scurge intre mom. in care conc. ionului de interes din sol. aflata in contact cu un electrod ion sensibil si unul de referinta se modifica;


Gradul de participare al senzorului – interactiunea senzorului cu sist. studiat sa fie cat mai redusa;

Perturbatiile cauzate de prezenta senzorului in sistem sa fie minime;

Este avantajos sa functioneze cat mai reversibil;

A.

B.

A. Concept general

B. Experiment electrochimic

B. Semnalul de excitare – este o treapta de potential;

Raspunsul este curba i=f(t);

A.

C.

A. Concept general;

C. Experiment spectrometric;

C. Semnalul de excitare – radiatia luminoasa de diferite lungimi de unda;

Semnalul de raspuns este curba A=f();

POTENTIOMETRIE

• tehnica electrochimica care are la baza masurarea tensiunii electromotoare a celului electrochimice fata de un electrod indicator si unul de referinta;

• cel mai simplu electrod indicator este cel metalic al carui potential depinde de concentratia cationului al electrodului metalic;

PRINCIPIUL OPERATIONAL AL POTENTIOMETRIEI DIRECTE

Este o tehnica electroanalitica – implica masurarea tensiunii unei celule galvanice sau electrolitice (I curent. – const.);

Electrod indicator – cerinte: Sa aiba un raspuns nernstian la variatiei activitatii

analitului;

Nu trebuie sa raspunda in acelasi mod la activitatea altor specii chimice prezente in sol, deci trebuie sa fie specific;

Suprafata activa a electrodului indicator trebuie sa ramana nemodificata atunci cand curenti cu intensitati mari traverseaza celula electrochimica;

Ecell = Eind – Eref + Ej Celula de referinta: o celula avand potentialul de electrod cunoscut Electrodul indicator: Are un potential care variaza intr-un mod cunoscut cu variatia concentratiei analitului.

PRINCIPII GENERALE

Electrod de referinta | punte de sare | solutia analitului | electrodul indicator

Eref Ej Eind

CLASIFICAREA ELECTROZILOR

In functie de rolul pe care il joaca in celula electrochimica: - electrozi indicatori;

- electrozi de referinta;

In functie de natura electrica a speciei chimice in raport cu care este reversibil:

- electrozi sensibili pentru cationi;

- electrozi sensibili pentru anioni;

- electrozi sensibili pentru molec.

neutre

Clasificare din punct de vedere didactic:

1. Electrozi conventionali:

- electrozi de speta zero (redox);

- electrozi de speta I;

- electrozi de speta II-a;

- electrozi de speta III-a;

2. Electrozi ioni selectivi:

- electrozi ion-sensibili cu membrana de sticla;

- electrozi ion-sensibili cu membrana solida:

- - omogena;

- - eterogena;

- - impregnata;

3. Electrozi sensibili pentru gaze;

4. Biosenzori;

5. Microelectrozi si ultramicroelectrozi potentiometrici;

- electrozi ion-sensibili cu membrana lichida: - poroasa sau neporoasa pe baza de schimbatori de ioni; - poroasa sau neporoasa pe baza de transportori neutri;

1. Electrozi conventionali: - electrozi de speta zero (redox);

Sunt constituiti dintr-un metal nobil (Pt sau Au) imersat in sol. Ox/red. solubil.

Det. pot. standard – realizarea unui electrod ce contine starile oxidata si redusa la activitati cunoscute;

Exemple de electrozi: -electrodul pentru fericianura/ferocianura utilizat in titrarile pot. de precip. cu ferocianuri;

-electrodul pentru Fe3+/Fe2+, Ce4+/Ce3+;

1. Electrozi conventionali: - electrozi de speta I;

Sunt construiti dintr-un metal M imersat intr-o solutie ce contine ionii metalului respectiv Mz+ ;

Au la baza reactia: Mz+ + ze- M0

Pot fi reprezentati printr-o semicelula de forma: M Mz+ pentru care:

]ln[0

/

z

MMM

zF

RTEE z

Ag, Hg si in anumite cond. Cu si Bi react. reversibil.

Restul metalelor nu react reversibil

1. Electrozi conventionali: - electrozi de speta II;

Sunt construiti dintr-un metal M aflat in contact cu o sare greu solubila a ionilor sai, MX si imersat intr-o solutie a sarii MX.

Functionarea lor se bazeaza pe o reactie de forma: MX + ze- Mz+ + Xz-

Pot fi reprezentati printr-o semicelula de forma: M, MXXz- pentru care:

]ln[0 X

zF

RTEE

EX: Ag AgX, X- (X-=Cl-, Br-,I-);

Pb,PbSO4SO4-; HgHg2Cl2 ,Cl-

1. Electrozi conventionali: - electrozi de speta III;

Constituiti dintr-un metal M, in contact cu o sare greu solubila a ionilor metalului respectiv MX, o sare greu solubila al unui alt metal M’ (M’X) dar cu anion comun,

Sistemul format este imersat intr-o solutie a ionilor celui de al doilea metal M’

Are la baza functionarii reactia:

MxXz + xM’z+ + xze- xM + M’xXz

1. Electrozi conventionali: - electrozi de speta III;

Pot fi reprezentati printr-o semicelula de forma: M, MX, M’XM’z+

Potentialul electrodului – o functie liniara de logaritmul conc. [M’z+] si e descris de expresia de forma:

]ln[ '0 zMzF

RTEE

Ex: 1) Tl+ TlI, AgI, Ag;

2) Cu2+, CuS, HgS Hg;

3) Ca2+ CaSO4, PbSO4,Pb

Electrozi de referinta

Sunt electrozi de speta zero sau speta a-II-a;

In cadrul unei celule electrochimice –isi pastreaza constant potentialul indiferent de sol. in care sunt imersati si fata de care poate fi masurata variatia potentialului electrodului indicator;

Ex: - 1) electrodul de hidrogen

- 2) electrodul de argint / clorura de argint

- 3) electrodul de calomel;

1) Electrodul standard de hidrogen

- electrod de referinta fundamental;

- prin definitie potentialul de echilibru este considerat zero la orice temperatura, pentru ca a fost ales arbitrar ca punct zero pentru potentialul de electrod.

- Punctual zero este este necesar pentru ca nu se poate masura potentialul de electrod pentru un singur electrd ci numai ca diferenta a doua potentiale masurabile.


• Semicelula electrochimica: Pt | H2 (1 atm)|H+

• Consta dintr-o placuta de Pt imersata intr-o sol. de HCl in care se barboteaza hidrogen gazos la presiunea de 1 atm.

• Reactia de la suprafata electrodului este de oxido-

reducere: H+ + e- ½ H2 (g)

in care ionii de hidrogen sunt in echilibru cu H2

molec. dizolvat, prin intermediul electronilor furnizati de Pt sau Pd.

.


Potentialul electrodului de hidrogen, conf. legii lui Nernst

Unde pH2- presiunea partiala a hidrogenului barbotat. pH2=1 atm

)ln(2/1

0

/

22

H

H

HH p

a

zF

RTEE

)ln(0

/ 2

HHHa

F

RTEE

pH2=1 atm si aH+=1mol x L-1 0

// 22 HHHHEE


Prin conventie pot. standard al electrodului de hidrogen este considerat = zero

Acest electrod constituie electrodul primar de referinta (etalon, standard) al tuturor masuratorilor potentiometrice deoarece

Este proportional cu lg K0 (const. Cuplului de referinta redox).

00

/ 2 HH

E

0

/ 2HHE


In conditii standard, electrodul de hidrogen este reprezentat de semicelula:

• Pt | H2 (1 atm)|H+ (aH+=1mol x L-1)

• Si functioneaza ca electrod de referinta in potentiometrie

Tinand seama de relatia devine:

00

/ 2 HH

E

pHaF

RTE

H05916,0)ln(

Este un electrod de speta a II-a.

Semicelula poate fi reprezentata:

Ag(s), AgCl (sat) AgCl, Cl-

(solid) (solutie)

Sau mai simplu: Ag, AgClCl-

Reactia electrochimica de la

suprafata electrodului:

Ag(s) + Cl– AgCl(s) + e-

2) Electrod argint / clorura de argint

Diagrama electrodului argint/clorura de argint prezinta partile

electrodului care produce potentialul elcetrodului de referinta

Eref si potentialul juctiunii Ej

Expresia pot. electrodului se deduce pornind de le ec. Nernst pt. Electrodul metalic de Ag:

AgAgAg

aF

RTEE ln0

/

Activitatea ionilor de Ag in sol sat. este data de solubilitatea compusului ce poate fi caracterizat cantitativprin constanta produsului de solubilitate:

2) Electrod argint / clorura de argint

ClAgps aaK Expresia potentialului de electrod devine:

in care ClAgAg

aF

RTEE ln'0

/

psAgAgAgAgK

F

RTEE ln0

/

'0

/

'0

/ AgAgE

Poate fi masurat cu ajutorul celulei fara jonctiune

PtH2 (p=1 atm) H+, Cl- AgCl, Ag

ClaVEAgAg

2522234,0'0

/

Avantaje ale electrod. Ag,AgClCl-

Este usor de preparat in laborator;

Reactia de electrod Ag(s) + Cl– AgCl(s) + e-

este putin influentata de alte reactii secundare;

Prezinta rezistenta mare la polarizare;

Prin mod. de compozitie se poate utiliza electrodul si la temp. de (– 80°C) sau (+ 300 °C) ceea ce a permis obtinerea electrozilor de referinta sterlizabili.

Dezavantajele ale electrodului

Ag,AgClCl-

Dupa confectionare electrodul poate fi folosit numai 24 h, pot electrd. Fiind instabil in primele ore de preparare.

Deobicei se prepara mai multi electrozi simultan urmarind sa fie folositi numai aceia al caror pot. nu difera cu mai mult de ± 0,0001V.

Expunerea prelungita la lumina poate deteriora electrodul prin reducerea AgCl la Ag.

Pot. electrod. e influentat de conc. mari de Br-si O2 dizolvat in sol. electrolitica

iar in prezenta NH4+ sunt necesare precautii.

Electrodul de referinta: mentine un potential fix: o jumatate de celula are un potential de electrod cunoscut

1) Electrod saturat de calomel

Hg(s) | Hg2Cl2 (sat.), KCl (sat.) | |

Reactia electrodului de calomel in

jumatate de celula

Hg2Cl2 (s) + 2e = 2Hg(l) + 2Cl–

Eo = + 0.268V

E = Eo – (0.05916/2) log[Cl–]2

Dependent de temperatura

Structura cristalina a calomelului (Hg2Cl2), care ii limiteaza solubilitatea in apa (Ksp = 1.8 ×10–18)

Hg2Cl2 Hg22+

+ 2Cl–

Ksp = 1.8 ×10–18

Solutia saturata de KCl = 4.6 M KCl

Diagrama unui electrod tipic de calomel saturat

Un electrod saturat de calomel facut din materiale aflate in laborator.

Potentialul lichid de jonctiune

Diferenta de potential dintre doua solutii cu compozitii diferite separate de o membrana.

Cel mai simplu exemplu – cazul a doua solutii care contin concentratii diferite ale aceleasi sari;

Sarea va difuza din comparimentul cu concentratia mai mare catre compartimentul cu concentratie mai mica.

Potentialul de jonctiune: un potential mic care exista la interfata dintre doua solutii de

elctrolit avand compozitie diferita.

Dezvoltarea potentialului de jonctiune cauzata de mobilitatile

inegale ale ionilor.

Mobiltatilor ionilor in apa la 25oC:

Na+ : 5.19 × 10 –8 m2/sV K+ : 7.62 × 10 –8 Cl– : 7.91× 10 –8

Reprezentarea schematica a unei junctiuni lichide aratand sursa potentialului de jonctiune, Ej.

Electrodul de sticla si electrodul ion selectiv

Curs 10

Electrozii indicatori ai ionilor de hidrogen

ELECTRODUL DE STICLA

Folosit pt. prima data in 1906 de M. Cremer;

Face parte din cat. electoz. cu membrana solida;

Utilizarea in mas. pot. de pH bazandu-se pe faptul ca la interfata membrana de sticla-solutie apare un pot. care este det. de activitatea ionilor de hidrogen din solutie

ELECTRODUL DE STICLA este alcatuit dintr-un

Balonas mic din sticla in care se introduce o solutie tampon cu pH cunoscut si un electrod de referinta intern;

Sticla-are o compozitie special care ii asigura urmatoarele calitati:

Sensibilitate ridicata la variatii ale pH-ului;

Rezistenta electrica convenabila;

Durabilitate mecanica si chimica in timp;

Higroscopicitate ridicata necesara procesului de schimb ionic de la interfata membrana-solutie;

Electrodul de sticla

Primul electrod de sticla preparat de

Haber si Klemensiewcz in 1909;

Sistemul tipic de masurare a pH-ului

Modelul pentru membrana de sticla

Este asimilat cu o membrana cu sarcini fixate a caror concentratie este constanta,

Sarcinile fiind distribuite uniform sau neuniform in interiorul membranei si sunt independente de conc. sol. externe

Transportul solv. prin membrana si accesul cat. (anionilor) in membrana fiind excluse;

Expresia potentialului de membrana:

.)( consta stH

Unde: wHa )(

- activitatea ionilor de hidrogen in sol externa;

0stE -potentialul standard al

membranei adica stHst aEE )lg(05916,00

unde:

.)( consta stH

Electrodul de sticla – reprezentare schematica prin urmatoarea secventa

electrochimica

structura cristalina a sticlei ce const. membrana este dif. pe cele 2 fete ale membr.

Se pune in evidenta masurandu-se tensiunea unei celulei de forma simetrica:

- s-a reprezentat membrana de sticla

In care cei 2 electrozi de ref. si sol tampon din stanga si dreapta memb. de sticla sunt identice.

Pentru a obtin tens. Unei celule electrochimice care include un electrod din sticla ca electrod indicator si un electrod de calomel saturat ca electrod de ref., este necesar sa se insumeze algebric toate pot existente.

ELECTRODUL CU MEMBRANA DE STICLA

ijernrefexternrefernstexternstst EEEEEE int..int..

In care ultimii patru termeni sunt constanti si pot fi inglobati in tensiunea standard a celulei:

ijernrefexternrefernstst EEEEE int..int.'0

wHstwHstst aEaF

RTEE )lg(05916,0)lg( '0'0


Poate fi folosit pentru masurarea activitatii ionilor de hidrogen intr-un domeniu larg de pH;

Un factor important de care trebuie sa se tina seama in det. pot. de pH – temperatura;

Temp. actioneaza aupra pot. electrod. de sticla prin: – variatia pot. de membrana;

– variatia pH – lui sol. tampon interne;


– variatia pot. Electrodului de ref. intern;

– variatia tensiunilor de difuzie pe jonctiunile lichide;

– variatia suprafetei active a membranei de sticla prin deteriorarea acesteia;

– variatia rezistentei electrice a membranei de sticla.

AVANTAJELE ELECTRODULUI CU MEMBRANA DE STICLA

Precizie buna a masuratorilor potentiometrice de pH pe un domeniu de pH cuprins intre 1 si 11;

Timp de raspuns foarte scurt;

Masuratorile de pH efectuate pe aceasta cale sunt influentateb de coloratia sol. sau de prez. unor pp, suspensii, emulsii;

Nu necesita introducerea in sol. de analizat a altor substante;

Masurat. de pH nu sunt afectate de prezenta in sol. a unor compusi oxidanti sau reducatori;

DEZAVANTAJELE ELECTRODULUI CU MEMBRANA DE STICLA

Dat. Rezistentei electrice mari a sticlelor de membrana este necesara o instrumentatie electronica cu rezistenta mare la intrare;

Fragilitatea membranei de sticla;

Modificarea in timp a tensiunii de asimetrie dat. Modif. Conditiei fizice si chimice a celor 2 fete ale membranei – e necesara reetalonarea periodica a acestor electrozi;

DEZAVANTAJELE ELECTRODULUI CU MEMBRANA DE STICLA

Prezinta erori pozitive si/sau negative in cazul masuratorilor pot. de pH efectuate:

- in medii puternic acide,

- in puternic bazice;

- in solutii cu tarie ionica ridicata

- sau in medii de solventi neaposi si amestecuri apa-solvent neapos;

ELECTROZI ION SELECTIVI

Implica masurarea unui potential de membrana.

Raspunsul celulei electrochimice este bazat pe interactia intre membrana si analit care schimba potentialul de membrana.

EIS consta dintr-o membrana ion selectiva, un

electrod de referinta intern si unul extern si un

voltmetru.

Electrod ion selectiv pentru anionul florura Reprezentarea

schematica a EIS

EIS lichid - Ca EIS

Didecilfosfat de calciu in dioctilfenilfosfonat

APLICATII ALE EIS

EIS sunt folositi in diverse aplicatii determinarea concentratiilor diferitilor ioni in solutii apoase.

Exemple: - monitorizarea poluarii: CN-, F-, Cl- - in efluenti, ape naturale;

- Agricultura:

in sol, fertilizatori

APLICATII ALE EIS

Industria alimentara – conservanti alimentari

Continutul de sare din carne, peste, fructe, sucuri;

F- din apa de baut si alte bauturi;

Ca2+ din produsele lactate si bere;

K+ din sucul de fructe si vin;

Fabricarea detergentilor - Ca2+, Ba2+ si F– efectele asupra calitatii apelor;

Fabricarea hartiei: S2- si Cl-;

APLICATII ALE EIS

Explozivi: F-, Cl- si NO3- in materiale

explosive si in produsii de ardere;

Laboratoare Biomedicale: Ca2+, K+ si Cl- in fluidele biologice (sange, plasma, ser, transpiratie);

Analiza F- din schelete si studii asupra danturii;

Educatie si cercetare – varietate mare de aplicatii;

Curs 12 si 13

Ce este un biosenzor?

Dispozitiv analitic care foloseste o reactie biologica

sau o molecula biochimica pentru detectarea

analitului si converteste un raspuns biologic intr-un

semnal procesabil si cuantificabil

Test de sarcina

Dispozitiv de monitorizare a glucozei (pentru

pacienții cu diabet zaharat)

Un senzor care integreaza un element biologic cu un

traductor fizico-chimice pentru a produce un semnal

electronic proportional pentru un singur analit care este

apoi transportat la un detector .

Dispozitiv detectie analit care combina un component biologic cu un detector fizicochimic.

Componenta: - alcatuit din 3 parti

1. un element biologic sensibil – material biologic

ex: tesuturi

microorganisme

cellule receptoare

enzime

acizi nucleici

anticorpi

acizi nucleici

material care imita un produs viu

2. traductor

3. detector- functioneaza intr-un mod

fizicochimic

optic,

piezoelectric

electrochimic,

termometric,

sau magnetic.

Tatal biosenzorului

Profesor Leland C Clark Jnr

1918–2005

1916 Primul raport privind imobilizarea de proteine:

sdsorbtia de invertaza pe carbune activat.

1922 Primul electrod de pH din sticla

1956 Clark publica lucrarea sa finala despre electrodul de

oxigen.

1962 Prima descriere a unui biosenzor: un electrod

amperometric pentru glucoza bazat pe enzime (Clark)

1969 Guilbault and Montalvo – Primul biosenzor potentiometric:

ureaza imobilizata pe amoniac pentru a detecta ureea

1970 Bergveld – tranzistor ion selectiv cu efect de camp (ISFET)

1975 Lubbers and Opitz au descris un senzor de fibra optica

pentru a masura dioxidul de carbon.

Istoria Biosenzorilor

1987 Biosenzor pentru determinarea glicemiei lansat de MediSens ExacTech

1990 biosenzor de la BIACore

1992 Biosenzor pentru sange portabil de la -STAT

1996 Lansare glucocard

1998 Biosenzor pentru glucoza de la LifeScan FastTake

1998 Roche Diagnostics prin fuziobarea lui Roche si Boehringer

Curent Puncte Quantom , nanoparticlue, nanofire, nanotuburi ;

History of Biosensors

Detector

Analit

Manipulare proba/ preparare

Detectie

Semnal

Analiza

Raspuns TARGET ANALYTE TARGET ANALYTE TARGET ANALYTE

Ce vrei sa detecteze?

Molecule Proteine, ADN Glucoza, Vitamine Zahar, ioni metalici

Proteine Glucoza

ADN

Bacterii

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Cholera_Toxin.png

Cum recunosc in mod specific analitul?

Anticorp ADN

ADN complementar

Antigen Altele:

enzime/substrat

APN/ADN sau

APN/ARN

Monitorizarea concentratiei de glucoza la pacientii cu diabet

alte scopuri medicale

aplicatii legate de mediu- ex. determinarea pesticidelor din apele contaminate ale raurilor

senzori sensibili la concentratia de bacterii din aer sau alimente pentru a impiedica activitatile de bioterorism

Detectia de agenti patogeni

Determinarea nivelului de substante toxice dupa bioremediere

Detectia si determinarea de organofosfati

Test de sarcina

Detecteaza proteinei hCG in urina.

Dispozitiv de monitorizare glicemiei (pacientii diabetici)

Monitorizeaza nivelul glucozei din sange.

Boli infectioase

biosenzor pt. RBS

Biosenzor de tp vechi pentru CO2

din mine

Platforma Biosenzor Biacore

http://images.google.se/imgres?imgurl=http://www.scieng.flinders.edu.au/images/faal/biacore.jpg&imgrefurl=http://www.scieng.flinders.edu.au/research/faal/instruments.html&h=643&w=852&sz=15&hl=no&start=14&sig2=yvN3tOeuYSTb7RZhWmeMiQ&um=1&tbnid=BPMGktcsbr648M:&tbnh=109&tbnw=145&ei=7rL7RqzNNqauwAH5j53lDw&prev=/images?q=biacore&svnum=10&um=1&hl=no

trebuie să convertească în mărimi electrice

parametri generali ca:

entalpia de reacţie (termistorul),

modificări ale masei depuse (cristal

piezoelectric),

grosimi ale unor straturi transparente

(dispozitive optoelectronice),

concentraţii de substanţe sau ioni

(traductoare ISE).

La senzorii de metabolism - reacţii chimice

între analiţi şi anumiţi receptori enzimatici cu

degajare / absorbţie de căldură.

Nu se măsoară cantitatea analitului, ci variaţia

de temperatură, T.

Entalpiile molare reacţii catalizate de enzime

Enzima-receptor se imobilizează pe sticlă poroasă pe suprafaţa unui termistor.

Se imersează totul în soluţia de măsurat.

Termistorul joacă rolul traductorului şi furnizează T.

De aici rezultă numărul de moli de analit, conform relaţiei:

unde ν este numărul de moli de analit,

C este căldura molară a dispozitivului

Dezavantajul principal este schimbul de căldură ce apare între diversele componente ale experimentului,

ceea ce va induce erori mari în evaluarea lui T.

Optimizările vizează izolarea calorimetrică a biosenzorului într-un reactor.

Cu ajutorul traductorilor optici - indica variaţia

unor parametri precum:

coeficient de absorbţie a luminii,

lungime de undă,

indice de refracţie,

grosimi ale unor

straturi transparente.

Principiul de detectare

a albuminei serice

cu un senzor

optoelectronic.

Receptorul a fost imobilizat pe o membrană

de bromocresol transparent.

Curgerea biolichidului purtător de albumină a

determinat captarea ei pe receptori.

Creşterea grosimii stratului de analit se face

între

o sursă de lumină (led)

şi un detector de lumină (fotodiodă).

Curentul prin fotodiodă scade pe măsură ce

creşte grosimea stratului de albumină depus

pe receptor.

Principiul de lucru:

urmăreşte scăderea frecvenţei de rezonanţă a unui

cristal piezoelectric

când se absoarbe un material străin la suprafaţa sa

şi-l comprimă.

Cristalul este acoperit cu un material receptor.

Efectele zgomotului electric au putut fi înlăturate

prin utilizarea de cristale pereche.

Aceşti traductori au fost utilizaţi pentru detectarea:

NOx, COx, H+, microorganisme.

Reacţiile electrochimice se produc la interfaţa electrod – soluţie,

iar reacţiile biologice cu transfer de electroni se produc la interfaţa enzimă – soluţie.

Se utilizează potenţiometria, determină variaţia potenţialului electric al unui electrod receptor în funcţie de concentraţia ionilor de analit dintr-o soluţie.

Metoda tradiţională de detecţie a unor ioni într-o substanţă purtătoare foloseşte ISE (Electrozi ioni selectivi).

Din punct de vedere electronic ISE poate fi privită ca o sursă de tensiune electromotoare (de sute de milivolţi pentru biosenzori) şi cu o impedanţă de ieşire mare (până la sute de M),

Masa electrică este soluţia,

iar ieşirea sursei este electrodul de referinţă.

Dacă concentraţia ionilor de analit din soluţie

se modifică,

atunci potenţialul electrodului sensibil la

aceşti ioni (receptorul) se modifică după

relaţia lui Nerst.

Ex. în cazul pH-ului o scădere a acestuia cu o

unitate, determină creşterea tensiunii

furnizate cu circa 55mV.

biosenzorii electrochimici folosesc amperometria.

au loc reacţii chimice de oxido-reducere cu transfer de electroni în medii electrolitice.

În domeniul biosenzorilor- a însemnat detectarea unui analit prin măsurarea concentraţiei unui produs de metabolism, mult mai uşor de determinat.

Pentru aceasta se folosesc electrozi cu enzime receptor aşezate în unul sau mai multe straturi.

Pentru măsurarea concentraţiei de glucoză se foloseşte enzima GOD care accelerează foarte mult procesul de oxidare al glucozei, în urma căruia rezultă şi H2O2.

Este mult mai uşor să se măsoară

concentraţia de H2O2,

după care se calculează din reacţie

concentraţia de glucoză.

Curenţii care se stabilesc în aceste straturi

sunt de natura unor curenţi de difuzie.

Curentul, Ilim este proporţional cu

concentraţia substanţei care se determină

mai uşor, ci, (i=H2O2)

în exemplul anterior cu glucoza

Pentru determinarea unui analit,

traductoare folosesc chemoreceptori direct

din lumea vie.

De ex, s-a realizat un receptor de

acetilcolină, utilizând organul electric al

peştelui Torpedo şi un senzor capacitiv.

Când biolichidul purtător conţinea acetilcolină

în concentraţie mărită,

creştea tensiunea electrică furnizată de

traductorul organic al peştelui,

ceea ce încărca senzorul capacitiv.

măsurători în domeniul 1....100mol/l concentraţie de acetilcolină în biolichidul purtător prin tehnici de C-V-metrie.

Altă direcţie de lucru este cuplarea unor celule receptoare vii cu una sau mai multe fibre nervoase.

Stimularea unor celule olfactive sau gustative cu un anumit analit conduce la generarea unui impuls nervos detectabil către neuronii din fibră.

EX: s-a realizat un senzor pentru determinarea concentraţiei de aminoacizi,

utilizând drept traductor organul olfactiv din antenulele crabului Calinectes Sadipus.

Antenulele, legate de o unică fibră nervoasă, au fost conectate cu o sondă de platină.

Stimularea receptorilor olfactivi cu aminoacidul L-glutamat, în concentraţia 0,01...1mmol/l, a creat impulsuri nervoase măsurabile,

cu valori cuprinse între 10-1000V.

s-a obţinut o linearitate bună

Ex: o serie de substanţe ca: acetilcolina, dopamina, ioni de Na+, Ca+, K+.

Ele participă ca neurotransmiţători la propagarea impulsului nervos.

transmiterea unui impuls nervos se face pur electric: prin deplasare de sarcină electrică.

Datorită acestei comportări "electronice" a sistemului nervos uman, s-a dezvoltat o ramură nouă în ştiinţele biologice: neuroelectrofiziologia.

Prin Bio-FET - totalitatea dispozitivelor

biologice ce conţin ca element traductor

activ un tranzistor cu efect de câmp.

Ele pot fi biosenzori (tranzistoarele ISFET,

ENFET)

sau dispozitive de testare şi investigare a

materialelor biologice,

sau dispozitive create în alte scopuri.

Tranzistoarele ISFET (Tranzistoare sensibile la efectul de Ion Sensitive Field Effect Transistor)

au derivat direct din ISE (electrozii sensibili la ioni).

constructiv, dispozitivul ISFET este un MOSFET,

pentru care receptorul - un electrod ce sezizează doar anumiţi ioni (de exemplu de Ca+, K+…) –

este un metal special (Pt, Pd, Ir).

Regiunea porţii este imersată într-o soluţie biologică cu analit.

O categorie aparte o reprezintă tranzistoarele MEM-FET (MEMbrane-FET),

electrodul receptor este o membrană organică

depusă în dreptul porţii tranzistorului, şi care captează selectiv sarcina ionică.

structura şi simbolul ales pentru tranzistorul

ISFET.

Tensiunile aplicate: VS=VSB=0, VG>0 şi VD>0 se menţin constante.

Când concentraţia ionilor de analit creşte,

se modifică diferenţa de potenţial metal-semiconductor.

Deci variază VFB şi în consecinţă potenţialul porţii.

Rezultă o îmbogăţire a canalului în electroni, iar în final o creştere a curentului de drenă.

Fluctuaţiile concentraţiei de ioni de analit se traduc prin fluctuaţii ale curentului ID.

sensibilitate curent-concentraţie de analit cât mai mare.

este mai favorabil un regim de lucru la tensiuni VGt mici,

astfel încât să se poată neglija efectul atenuării mobilităţii sub influenţa câmpului electric transversal.

Rezultă astfel, o dependenţă logaritmică curent-concentraţie.

dacă s-ar lucra sub prag, unde ID depinde exponenţial de VG , prin compunere cu relaţia lui Nerst ar rezulta o dependenţă polinomială curent-concentraţie, net superioară funcţiei logaritmice.

ISFET-urile care determină concentraţia

ionilor de H+ se mai notează prin pH-FET-uri,

ţinând cont că pH=-lg [cH+].

O soluţie apoasă este neutră când pH=7,

Soluţia apoasă este acidă pentru pH<7 şi

bazică pentru pH>7.

Pentru electrolitul complex al organismului

uman neutralitatea are loc de asemenea când

cH+=cOH-, dar aceasta se întâmplă la

temperatura de 370C pentru un pH=6,75.

Sângele are pH=7,36, deci se comportă slab

bazic.

merged document 3

Documents