Fuente: un arroyo natural- Homogeneización y filtración
- El CRM embotellado
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Los materiales de referencia certificados ( MRC ) son «controles» o estándares utilizados para comprobar la calidad y la trazabilidad metrológica de los productos, para validar métodos de medición analítica o para la calibración de instrumentos. [1] Un material de referencia certificado es una forma particular de estándar de medición .
Los materiales de referencia son particularmente importantes para la química analítica y el análisis clínico. [2] Dado que la mayoría de los instrumentos analíticos son comparativos, se requiere una muestra de composición conocida (material de referencia) para una calibración precisa. Estos materiales de referencia se producen bajo estrictos procedimientos de fabricación y se diferencian de los reactivos de laboratorio en su certificación y la trazabilidad de los datos proporcionados.
Los sistemas de gestión de calidad que implican la acreditación de laboratorios bajo normas nacionales e internacionales de acreditación/certificación como ISO/IEC 17025 requieren trazabilidad metrológica a Materiales de Referencia Certificados (cuando sea posible) cuando se utilizan materiales de referencia para calibración . [3]
Si bien se prefieren los materiales de referencia certificados cuando están disponibles, [3] [4] su disponibilidad es limitada. Los materiales de referencia que no cumplen todos los criterios para los materiales de referencia certificados están más ampliamente disponibles: la principal diferencia es la evidencia adicional de trazabilidad metrológica y la declaración de incertidumbre de medición proporcionada en el certificado para los materiales de referencia certificados. [5]
ISO REMCO, el comité ISO responsable de la orientación sobre materiales de referencia dentro de ISO, [6] define las siguientes clases de materiales de referencia: [7] [8]
Otros organismos pueden definir las clases de material de referencia de manera diferente. Las directrices de la OMS para materiales de referencia biológicos [nb 1] [9] proporcionan los términos: [nb 2]
Para las sustancias químicas algunas farmacopeas [10] utilizan los términos de la OMS [11]
El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de los Estados Unidos (NIST) utiliza el término de marca registrada [12] Standard Reference Material (SRM) para indicar un material de referencia certificado que satisface criterios adicionales específicos del NIST . Además, los productores comerciales que se adhieren a los criterios y protocolos definidos por el NIST pueden utilizar la marca registrada [13] "material de referencia trazable al NIST" para designar materiales de referencia certificados con un vínculo de trazabilidad bien definido con los estándares NIST existentes para mediciones químicas. [14] [15]
ILAC describe los siguientes cinco tipos de material de referencia: [1]
La preparación de materiales de referencia certificados se describe en general en la Guía ISO 17034 [16] y con más detalle en la Guía ISO 35. [17] La preparación de estándares de referencia biológicos se describe en la Guía de la OMS. [9] Los pasos generales requeridos en la producción de un material de referencia certificado incluyen típicamente: [17]
Además, puede ser importante evaluar la conmutabilidad de un material de referencia; esto es especialmente importante para los materiales biológicos. [9]
La preparación detallada de la muestra depende del tipo de material. Lo más probable es que los estándares puros se preparen mediante síntesis química y purificación y se caractericen mediante la determinación de las impurezas restantes. [1] Esto lo suelen hacer los productores comerciales. Los CRM de matriz natural (a menudo abreviados como "CRM de matriz") contienen un analito o analitos en una muestra natural (por ejemplo, plomo en tejido de pescado). Estos se producen típicamente mediante la homogeneización de un material natural seguido de la medición de cada analito. Debido a la dificultad en la producción y la asignación de valor, estos suelen ser producidos por institutos de metrología nacionales o transnacionales como NIST (EE. UU.), BAM (Alemania), KRISS (Corea) y EC JRC (Centro Común de Investigación de la Comisión Europea).
En el caso de los materiales naturales, la homogeneización suele ser crítica; [19] los materiales naturales rara vez son homogéneos en la escala de gramos, por lo que la producción de un material de referencia de matriz natural sólida generalmente implica el procesamiento hasta obtener un polvo fino o una pasta. [20] La homogeneización puede tener efectos adversos, por ejemplo, en las proteínas, por lo que los productores deben tener cuidado de no procesar en exceso los materiales. [9] [17] La estabilidad de un material de referencia certificado también es importante, por lo que se puede utilizar una variedad de estrategias para preparar un material de referencia que sea más estable que el material natural del que está preparado. [21] : 119–124 Por ejemplo, se pueden agregar agentes estabilizadores como antioxidantes o agentes antimicrobianos para evitar la degradación, se puede ajustar el pH de los líquidos que contienen concentraciones certificadas de metales traza para mantener los metales en solución y los materiales de referencia clínicos se pueden liofilizar para almacenarlos a largo plazo si se pueden reconstituir con éxito. [9] : 96
Las pruebas de homogeneidad de un material de referencia candidato generalmente implican mediciones replicadas en múltiples unidades o submuestras del material.
Las pruebas de homogeneidad para los CRM siguen diseños experimentales planificados . Debido a que el experimento tiene como objetivo probar (o estimar el tamaño de) la variación en el valor entre diferentes unidades de CRM, los diseños se eligen para permitir la separación de la variación en los resultados debido al error de medición aleatorio y la variación debido a las diferencias entre las unidades del CRM. Entre los diseños más simples recomendados para este propósito se encuentra un diseño anidado equilibrado simple (ver esquema).
Por lo general, se toman de 10 a 30 unidades de CRM del lote al azar; se recomienda un muestreo aleatorio estratificado para que las unidades seleccionadas se distribuyan en todo el lote. [22] Luego se toma un número igual de submuestras (generalmente dos o tres) de cada unidad de CRM y se mide. Las submuestras se miden en orden aleatorio. [17] [22] También se han utilizado otros diseños, como los diseños de bloques aleatorios , para la certificación de CRM. [ cita requerida ]
El procesamiento de datos para pruebas de homogeneidad generalmente implica una prueba de significancia estadística para evidenciar diferencias entre unidades del CRM candidato. Para el diseño simple equilibrado anterior, esto generalmente utiliza una prueba F después de ANOVA . También se recomienda una verificación de tendencias con orden de producción. [22] Este enfoque no se adopta en la Guía ISO 35:2017; en cambio, se hace hincapié en decidir si la desviación estándar entre unidades es suficientemente pequeña para el uso final previsto. Sin embargo, si se utilizan pruebas estadísticas, el experimento de homogeneidad debe ser capaz de detectar heterogeneidad importante, y la Guía ISO 35:2017 a su vez requiere una combinación suficiente de precisión del procedimiento de medición, número de unidades de RM y número de réplicas por unidad. Los cálculos de potencia estadística pueden ayudar a garantizar una prueba suficientemente efectiva. [17]
En casos extremos, como el microanálisis, es necesario comprobar la homogeneidad de los materiales en escalas submicrónicas; esto puede implicar un número mucho mayor de observaciones y ajustes al análisis estadístico. [23]
La estabilidad es una de las propiedades esenciales de un CRM (ver definiciones anteriores), y por lo tanto se requiere una evaluación de la estabilidad para los materiales de referencia certificados. [9] [16] Se espera que se evalúe tanto la estabilidad en condiciones de almacenamiento a largo plazo como en condiciones de transporte. [16] "Evaluación" no es sinónimo de "prueba"; algunos materiales -por ejemplo, muchos minerales y aleaciones de metales- pueden ser tan estables que no se consideran necesarios ensayos experimentales. [24] Otros materiales de referencia generalmente se someterán a pruebas experimentales de estabilidad en algún momento antes de que el material se distribuya para la venta. Cuando los materiales de referencia están certificados para más de una propiedad, se espera que se demuestre la estabilidad para cada propiedad certificada. [16]
Existen dos estrategias importantes para las pruebas de estabilidad de CRM: estudios simples en tiempo real y pruebas aceleradas. Los estudios en tiempo real simplemente mantienen las unidades del material a su temperatura de almacenamiento planificada durante un período de tiempo adecuado y observan el material a intervalos. Los estudios acelerados utilizan una variedad de condiciones más estrictas, más comúnmente una temperatura más alta, para probar si es probable que el material sea estable en escalas de tiempo más largas.
Los estudios de estabilidad en tiempo real simplemente mantienen un conjunto de unidades de RM a una temperatura de almacenamiento propuesta y prueban una proporción de ellas a intervalos regulares. Los resultados generalmente se evalúan mediante inspección y regresión lineal para determinar si hay un cambio significativo en el valor medido a lo largo del tiempo. [17]
Los estudios acelerados se han utilizado al menos desde mediados de la década de 1950, al menos para materiales de referencia biológicos. [25] [26] Los CRM se controlan normalmente a un rango de temperaturas y los resultados se utilizan para predecir la tasa de cambio a una temperatura de almacenamiento propuesta, generalmente baja. A menudo, la predicción utiliza un modelo de degradación bien conocido, como un modelo de Arrhenius . [9] La ventaja sobre los estudios en tiempo real es que los resultados están disponibles antes y se pueden defender las predicciones de estabilidad durante un período mucho más largo que el estudio de estabilidad. Para algunas aplicaciones, los estudios acelerados se han descrito como el único enfoque práctico: [27]
En ausencia de un método de referencia o un estándar de orden superior, ... los estudios acelerados en condiciones de estrés proporcionan el único enfoque para la evaluación de la estabilidad.
- Organización Mundial de la Salud
La principal desventaja de los estudios acelerados es que los materiales de referencia, como cualquier otro material, pueden degradarse por razones inesperadas con el tiempo, o pueden degradarse siguiendo diferentes modelos cinéticos ; las predicciones pueden entonces volverse poco confiables. [28]
En la mayoría de los estudios de estabilidad, en tiempo real o acelerados, se prueban algunas unidades del material de referencia a intervalos. Si el sistema de medición utilizado para probar los materiales no es perfectamente estable, esto puede generar datos imprecisos o puede confundirse con inestabilidad del material. Para superar estas dificultades, a menudo es posible mover unidades de RM, a intervalos, a alguna temperatura de referencia donde permanecen estables, y luego probar todas las unidades acumuladas, que han pasado por diferentes tiempos de exposición, al mismo tiempo. Esto se conoce como estudio isócrono. Esta estrategia tiene la ventaja de mejorar la precisión de los datos utilizados para evaluar la estabilidad a costa de retrasar los resultados hasta el final del período del estudio de estabilidad. [28]