PALESTRA – Pontos críticos na validação de métodos baseados

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Text of PALESTRA – Pontos críticos na validação de métodos baseados

  • Pontos crticos na validao de mtodos baseados em ICP-MS

    Fabio F Silva

  • Qumica Analtica

    A qumica analtica uma cincia metrolgica que busca desenvolver, otimizar e aplicar ferramentas analticas para obter informaes a respeito da composio qumica, bioqumica e da estrutura da matria, visando a resoluo de problemas cientficos, tcnicos, econmicos e sociais.

    M. Valcrcel, Princpios de Qumica Analtica, Springer, 1999

  • Qumica Analtica

    Qumica Analtica

    Qumica

    Bioqumica

    Inorgnica

    Orgnica

    Fsico-Qumica

    Fsica

    Astrofsica

    Astronomia

    Biofsica

    Engenharia

    Qumica

    Civil

    Eltrica

    Mecnica

    Medicina

    Clnica

    Farmcia

    Toxicologia

    Materiais

    Metalurgia

    Polmeros

    CermicaCincias Sociais

    Arqueologia

    Antropologia

    Forense

    Agricultura

    Agronomia

    Veterinria

    Praguicidas

    Ambiental

    gua

    Solo

    Ar

    Biota

    Geologia

    Geofsica

    Geoqumica

    Paleontologia

    Biologia

    Botnica

    Gentica

    Biomol

  • Qumica Analtica

    Qualitativa: Fornece informaes sobre a identidade de espcies (atmicas

    ou moleculares) Resposta: Sim ou No

    Quantitativa Fornece informaes numricas, tais como as quantidades

    relativas de um ou mais componentes da amostra Resposta: Quanto

    MtodosClssicos e Instrumentais

  • Mtodos Clssicos

    Baseados na separao das espcies de interesse

    Reaes seletivas (formao de precipitados/ espcies coloridas)

    Separaes por propriedades fsicas (p.f.; p.e.; etc)

    Qualitativa: cores, odores, solubilidade, p.f. etc Quantitativa: medies titulomtricas ou

    gravimtricas

  • Mtodos Instrumentais

    Desenvolvimento da Eletrnica permitiu monitorar muitas propriedades fsicas aplicadas no Desenvolvimento da Qumica Analtica Instrumental

    Incio: sculo XX Medidas de propriedades fsicas atravs de instrumentos:

    Condutividade, potencial do eletrodo, emisso e absoro de luz, razo massa carga e etc.

    Quantificao/identificao de compostos orgnicos, inorgnicos e bioqumicos

    Base da Qumica Analtica Instrumental: Fonte de Energia Estmulo Resposta Medio da resposta

  • Aplicao da Qumica Analtica

    A Sequncia Analtica

    1. Definio do problema analtico2. Escolha do mtodo3. Amostragem4. Preparao da amostra5. Calibrao e medidas6. Clculo dos resultados7. Avaliao dos resultados8. Ao

  • Espectrometria de Massas com Plasma Indutivamente Acoplado

    ICP-MS

  • Desenvolvimento Histrico

    Robert Samuel Houk; Velmer A. Fassel e Alan L Gray

    Anal. Chem., 1980, 52 (14), pp 22832289

  • ICP-MS: Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

    Caractersticas: Baseado na relao Massa/Carga dos istopos de cada

    elemento.54Fe+

    55Fe+

    56Fe+

    57Fe+

    58Fe+

    Determinao Elementar (Metais);

    Tcnica Muito Sensvel (LD ~ 1 ppt);

    Grande Faixa Linear de Trabalho (0.001 ppb 100.000.000 ppb);

    Multielementar;

    Cobre maioria dos elementos da tabela peridica.

    Razo m/Z onde Z = 1

  • Anlise por ICP-MS:O Instrumento

    19831989

    1989Yokogawa PMS100 1987

  • Anlise por ICP-MS:O Instrumento

  • ICP-MS:Principais Componentes

    Sistema de Introduo de Amostras

    Fonte de ons: Plasma de Argnio

    Interface

    Lentes Inicas

    Analisadores de Massas: Quadrupolo

    Detectores

  • ICP-MS:Principais Componentes

  • Sistema de Introduo de AmostrasInjector

    Plasma

    gas (Ar)

    Auxiliary

    gas (Ar)

    Torch

    Spray chamber

    Nebulizer

    Drain

    coil

    Vaccuum

    Sampler Skimmer

  • Plasma e Interface

    Formao do Plasma de Ar:

    Ar + e- Ar+ + e-

    Ionizao:

    Ar+ + e- Ar + 2e-

    15,8 eV

  • Quadrupolo e Detector

  • Anlise por ICP-MS:O Processo

  • Validao de Metodologias Baseadas em ICP-MS

  • Validao

    De acordo com a Norma NBR ISO/IEC 17025:2005 (Requisitos gerais para a competncia de laboratrios de ensaios e calibrao) no item 5451:

    Validao a confirmao por exame e fornecimento de evidncia objetiva de que os requisitos especficos para um determinando

    uso pretendido so atendidos.

  • Parmetros de Validaode Mtodos Baseados em ICP-MS1. Aplicabilidade2. Seletividade / Especificidade e Efeito Matriz3. Linearidade4. Faixa de trabalho e Faixa linear de trabalho5. Sensibilidade6. Limite de deteco (L.D.)7. Limite de quantificao (L.Q.)8. Exatido e tendncia (bias) 9. Preciso (repetitividade, preciso intermediria e

    reprodutibilidade)10. Robustez Robustez11. Incerteza de medio

  • Parmetros de Validaode Mtodos Baseados em ICP-MS1. Aplicabilidade2. Seletividade / Especificidade e Efeito Matriz3. Linearidade4. Faixa de trabalho e Faixa linear de trabalho5. Sensibilidade6. Limite de deteco (L.D.)7. Limite de quantificao (L.Q.)8. Exatido e tendncia (bias) 9. Preciso (repetitividade, preciso intermediria e

    reprodutibilidade)10. Robustez Robustez11. Incerteza de medio

  • Etapas Anteriores Anlisepor ICP-MS

    Principais Fontes de Erro

    Contaminao e Perdas dos Analitos: Amostragem

    Inadequada, sem representatividade homogeneidade

    Ambiente do laboratrio, habilidade do analista e preparo de reagentes

    Preparo de amostras

  • Ambiente do Laboratrio

    BEC (Background Equivalente Concentration) Medida do sinal de fundo do ICP-MS

    O que contribui para o BEC:

    10ppb

    1ppb

    100ppt

    10ppt

    1ppt

    Elementos Tipicamente Afetados

  • ContaminaoAl Ca Fe K Pb Zn

    Ar no Filtrado (ppm p)

    3000 2700 3200 8000 2150 1600

    Ar Filtrado

    (ppt)

  • Reagente Cdng mL-1

    Cu ng mL-1

    Feng mL-1

    Alng mL-1

    Pbng mL-1

    Mgng mL-1

    Znng mL-1

    H2O ultra pura 0,01 0,04 0,32

  • O Desempenho do ICP-MS Depende da Estrutura do Lab

    Sistemas de controle de contaminao Filtrao de ar, insuflamento de ar limpo, controle

    de acesso, capelas de fluxo laminar, etc;

    Boas prticas de laboratrio Equipe treinada e comprometida;

    Reagentes de qualidade gua ultrapura

    cidos Subdestilados ou Suprapuros.

  • Preparo de Amostras

    Compatibilizao da amostra com a tcnica de anlise (solues aquosas para ICP-MS)

    Amostras Lquidas: Solues: leitura direta ou diluio (se necessrio)

    Suspenses: filtrao, centrifugao, etc.

    Presena de constituinte orgnico: combusto (atmosfera oxidante) ou destruio com reagentes qumicos

    Amostras Slidas: Solubilizao geralmente via digesto (Aquecimento + cidos +

    Oxidantes): sistemas abertos ou fechados

  • Fontes de Erro no Preparo de Amostras para ICP-MS

    Perdas por Volatilizao

  • Fontes de Erro no Preparo de Amostras para ICP-MS

    Perdas por Adsoro

    difcil estimar as perdas ou ganhos de elementos-trao como resultado de processos de adsoro ou dessoro, mas os fatores

    mais importantes so:

    O analito, sua concentrao e seu estado de oxidao; Os elementos e os compostos orgnicos e inorgnicos

    concomitantes na soluo do analito; As concentraes destes concomitantes, o estado de oxidao dos

    concomitantes e o pH do meio; A durao do contato e a temperatura.

  • Fontes de Erro no Preparo de Amostras para ICP-MS

    Contaminao de vidrarias (ng g-1) Elemento Carbono

    VtreoPTFE Teflon Quartzo

    HeraluxQuartzo Suprasil

    VideoBorossilicato

    Co 2 2 1 1 100

    Ni 500 - - - 2000

    Cu 200 20 70 10 1000

    Zn 300 10 50 100 3000

    As 50 - 80 0,1 22000

    Cd 10 - 10 - 1000

    Hg 1 10 1 1 -Tolg e Tschpel, Anal. Sci. 3(1987) 199-208

  • Estrutura laboratorial adequada, equipe treinada e comprometida, reagentes e vidraria de qualidade

    apropriada, preparo de amostras em sistemas fechados

    Contaminao e Perdas

    Afetam:

    LD e LQ

    Preciso

    Exatido

    Incerteza

  • Parmetros da Validao: Aplicabilidade

    Conjunto de Analitos

    Especificao detalhada p. ex: arsnio total;

    Faixa linear de trabalho;

    Matrizes cobertas

    Leite desnatado, integral, cru;

    Equipamento, reagentes, procedimento;

    A aplicao pretendida;

    Definio Clara e Especfica do Escopo do Mtodo

  • Parmetros da Validao: Seletividade/Especificidade Um mtodo pode ser seletivo ou especfico. Ento, o primeiro passo de

    um processo de validao verificar em qual situao o mtodo se enquadra.

    Uma amostra, de maneira geral, consiste dos analitos a serem medidos, da matriz, e de outros componentes que podem ter algum efeito na medio, mas que no se quer quantificar. A especificidade e a seletividade esto relacionadas ao evento da deteco.

    Um mtodo que produz resposta para apenas um analito chamado especfico.

    Um mtodo que produz respostas para vrios analitos, mas que pode distinguir a resposta de um analito da de outros, chamado seletivo.

  • Interferncias

    Em relao a outras tcnicas, as tcnicas de espectroscopia atmica no so afetadas severamente por interferncias;

    a influncia (positiva ou negativa) sobre os sinais relativos a um analito causada por constituintes outros da amostra

    (Os Concomitantes).

    Em ICP-MS as interferncias so classificadas em 2 grupos:

    Fsicas ou de Matriz

    --Caractersticas da soluo da amostra que alteram a resposta do analito

    Viscosidade, tenso superficial, pH, Teor de Slidos Dissolvidos (TDS), etc.

    Espectrais

    -- Espcies com a mesma relao massa/carga que o analito de interesse:

    Is