Obiectul chimiei analitice - Metode de analiza

Obiectul chimiei analitice - Metode de analiza

1. 1. Obiectul chimiei analitice

Domenii inrudite

Diviziunea Chimie Analitica (DAC) din cadrul Federatiei Europene a Societatilor de Chimie (FECS) defineste chimia analitica astfel: disciplina stiintifica ce dezvolta si aplica metode, instrumente si strategii in scopul obtinerii de informatii cu privire la compozitia si natura materiei in spatiu si timp.

Chimia analitica este o stiinta de granita care utilizeaza legile chimiei, fizicii, matematicii, stiintei informatiei si biologiei, scopul ei fiind acela de a descifra, fara sa denatureze, informatia continuta in proba supusa analizei.

Notiunea fundamentala care defineste aceasta parte a chimiei este aceea de analiza (cercetarea intregului prin examinarea partilor constituente; analusis inseamna, in greceste, descompunere).

Asadar, utilizand strategii, metode si instrumente specifice, analiza chimica realizeaza determinarea calitativa si/sau cantitativa a compozitiei si/sau structurii substantelor sau amestecurilor.

Prin analiza calitativa se determina ionii, atomii sau moleculele din compozitia materialului de analizat. Chimia analitica calitativa se ocupa deci cu studiul metodelor de identificare (detectie, decelare, recunoastere) a speciilor chimice.

Analiza cantitativa ofera informatii referitoare la cantitatea in care acestea sunt prezente in materialul analizat. Asadar, chimia analitica cantitativa studiaza metodele de dozare (de determinare a concentratiei) ale speciilor chimice.

Speciile chimice din proba care este supusa analizei, calitative sau cantitative, se numesc analiti.

Intotdeauna analiza cantitativa succede analizei calitative deoarece optiunea analistului asupra metodelor de dozare pe care le poate utiliza depinde de natura speciilor chimice identificate.

Analiza calitativa si cantitativa trebuie sa permita analistului concluzii precise asupra materialului analizat. Acestea sunt diferite in functie de scopul in care se efectueaza determinarile, in scop stiintific (analiza structurala) sau in scop tehnic (analiza de rutina). Prin analiza structurala se determina speciile chimice prezente intr-o entitate chimica,

proportiile acestora, gruparile functionale, tipurile de legaturi dintre atomi si se precizeaza structura (configuratia si conformatia) acesteia. In acest caz, proba supusa analizei trebuie sa fie adusa la un grad avansat de puritate. In analiza de rutina se determina compozitia calitativa si cantitativa a materialului de analizat.

Cunostintele din domeniul chimiei analitice au evoluat continuu, de la originile stravechi ale chimiei la timpurile moderne, in stransa legatura, in primul rand, cu construirea si perfectionarea instrumentelor de masura. Originile chimiei coincid cu inceputul folosirii de catre om a produselor naturale in scopuri practice, constituind insesi originile chimiei analitice; intai omul si-a pus intrebarea cum si din ce sunt alcatuite corpurile si apoi a incercat sa urmareasca modul in care acestea pot reactiona, pentru ca, in fine, sa treaca la generalizari teoretice si la stabilirea legilor. De chimia analitica experimentala moderna se poate vorbi de abia din a doua jumatate a secolului al XVII-lea, cand a inceput sa fie folosit sistematic in laborator primul instrument de masura a maselor, balanta. Desprinderea chimiei analitice ca ramura autonoma a chimiei, cu obiect propriu de studiu, incepe de la Robert Boyle (1627-1691), care a introdus termenul de analiza (The Sceptical Chemist, 1661), continua prin A. L. Lavoisier (1743-1794), care a folosit pentru prima oara metodele cantitative in chimie, M. V. Lomonosov (1711-1765), J. L. Gay-Lussac (1778-1850), J. J. Berzelius (1779-1848), F. Wöhler (1800-1882) , R. W. Bunsen (1811-1899), J. Liebig (1803-1873), Fresenius si se poate considera ca a fost consfintita in lucrarea lui W. Ostwald (1853-1932) intitulata Die Wisseschaftlichen Grundlagen der Analytischen Chemie.

Numele unor chimisti ilustri stau marturie evolutiei acestei stiinte in secolul al XX-lea: F. P. & W. D. Treadwell, F. Feigl, I. M. Kolthoff, Ph. Elving, R. Berg, C. Duval, G. Charlot, E.B. Sandell, G. Schwarzenbach, J. Heyrowski (premiul Nobel, 1959), A. Ringbom, R. R. Ernst, G. Binnig, H. Rohrer.

La inceputul secolului al XXI-lea, numarul si complexitatea cunostintelor acumulate in domeniul chimiei analitice sunt considerabile. Instrumentele de laborator moderne, tot mai performante, au permis studiul proceselor chimice si al inlantuirii acestora la nivel molecular si atomic. Cu ajutorul lor au fost evidentiate si caracterizate specii chimice noi, de exemplu combinatiile complexe, rapiditatea si exactitatea determinarilor au crescut si a fost posibila detectia unor cantitati tot mai mici de specii chimice (metode ultramicroanalitice).

Automatizarea a patruns in domeniul analizei chimice si unele dintre etapele de rutina, care erau efectuate de analist, se pot executa automat. Datele obtinute pot fi procesate cu ajutorul computerelor care, uneori, au o interfata comuna cu instrumentele de masura. Mai mult, automatizarea permite controlul analitic de-a lungul unui proces tehnologic si monitorizarea acestuia in timp real (de exemplu, pe flux). In felul acesta se realizeaza obtinerea continua a informatiei analitice necesara mentinerii procesului tehnologic la parametrii corespunzatori in industria chimica si farmaceutica.

In Romania, primul laborator de chimie analitica a fost infiintat de catre Petru Poni (1841-1925). G. G. Longinescu (1869-1939), N. Costachescu (1876-1939), G. Spacu (1883-1955), R. Cernatescu (1894-1958), R. Ripan, C. Dragulescu, C. Liteanu, I. Dyck, V. Armeanu, P. G. Spacu sunt cateva nume de ilustri chimisti romani care au lucrat in domeniul chimiei analitice si au contribuit la dezvoltarea ei.

Data fiind importanta acestei discipline in formarea farmacistului si apoi, in exercitarea profesiei lui, chimia analitica a facut parte din Curriculum inca de la constituirea invatamantului farmaceutic romanesc. Intaiul profesor la catedra a fost I. Radian care a publicat primul Tratat de chimie analitica calitativa, teoretica si practica (1892) in limba romana.

Au predat la catedra de chimie analitica personalitati de seama ale acestei profesii: St. Minovici, N. Deleanu, Gh. Ciogolea, Gh. Morait, E. Popper, L. Roman si altii. Prof. dr. farm. Gh. Morait (1925-2003) a elaborat un numar mare de materiale didactice care constituie o bibliografie de referinta pentru specialisti si numeroase promotii de studenti (Controlul analitic cantitativ al medicamentelor (Ed. Medicala, 1977); Analiza medicamentelor - bazele teoretice si practice, in colaborare cu Gh. Ciogolea si C. Baloescu (Ed. Medicala, 1961); Chimie analitica, in colaborare cu L. Roman (Ed. didactica si pedagogica, 1983); Chimia analitica a medicamentelor (Ed. Techno Media, 2003) si altele).

Importanta chimiei analitice pentru societate se impune din insasi aplicabilitatea ei, extinsa, in fapt, la toate domeniile de utilitate practica ale activitatii umane, fiind, in acelasi timp, in centrul activitatii de cercetare in chimie, biochimie, farmacie, biologie, medicina etc.

Profesorul Costin D. Nenitescu (1902-1970), una dintre cele mai prestigioase personalitati ale chimiei romanesti, apreciind rolul chimiei analitice, considera ca aceasta realizeaza controlul universal si infailibil al oricarui proces de productie din orice domeniu, atat in industria chimica propriu-zisa, cat si in metalurgie, in industria combustibililor, in instalatiile edilitare sau industriale de alimentare cu apa, in agricultura, in industria alimentara, in medicina. Calitatea si intr-o mare masura cantitatea intregii productii, eficienta instalatiilor tehnologice, sanatatea noastra depind de exactitatea si promptitudinea controlului analitic exercitat la locul si momentul potrivit. Toate domeniile activitatii umane in care este necesara cunoasterea compozitiei si proprietatilor unor materii prime, produsi intermediari, produsi finali, cunoasterea unora dintre procesele caracteristice organismului uman sau animal, regnului vegetal, mediului inconjurator (atmosfera, apa, sol, cosmos etc.) utilizeaza metodele chimiei analitice. Astfel, metodele de analiza, insotite de procedee specifice sunt folosite la aprecierea calitatii si valorii nutritive a alimentelor (de exemplu, continutul in azot al cerealelor si al altor alimente, determinat prin metode analitice, este corelat cu concentratia proteinelor), la determinarea metalelor din aliaje (de exemplu, analiza cantitativa in procesul de fabricatie a otelurilor permite obtinerea unor produse cu calitati deosebite in ceea ce priveste duritatea,

ductilitatea, rezistenta la coroziune etc.), la estimarea gradului de poluare a mediului ambiant (se pot identifica si doza poluanti naturali, dar si un numar mare de produse rezultate in diferite procese industriale, care pot contamina aerul, apa, solul, produsele alimentare etc.), la stabilirea cantitatii de fertilizanti necesari pentru o buna productivitate a solului (prin analiza continutului in azot, fosfor, potasiu, umiditate etc.), la aprecierea starii de sanatate a oamenilor (analiza cantitativa a lichidelor biologice - analiza clinica - permite diagnosticarea unor maladii; astfel, in sange se pot determina mai mult de 55 de componente a caror variatie fata de limitele normale indica instalarea unei stari de boala; numarul acestor componente in urina este inca si mai mare), in arheologie (datarea unor obiecte stravechi prin determinarea analitica a unor elemente in urme), la intelegerea unor procese si fenomene (functionarea semiconductorilor a fost explicata numai dupa ce prin metode analitice au fost identificate impuritati in proportie de 10 % in siliciul sau germaniul considerat pur ) etc.

In acelasi timp, datele investigatiilor analitice reprezinta o sursa majora de informatii in activitatea de cercetare chimica, biochimica, biologica, farmacologica, toxicologica etc.

Inca de la 1861, Fresenius aprecia ca toate progresele chimiei sunt in legatura mai mult sau mai putin directa cu metodele analitice. Mecanismele unor reactii chimice au putut fi evidentiate prin studii cinetice in care s-au determinat vitezele cu care se consuma reactantii sau cu care se formeaza produsii de reactie.

Cercetarea compozitiei chimice si a proceselor fizico-chimice care se produc in organismele vii a fost posibila numai prin aplicarea metodelor chimiei analitice in biologie. S-au pus, astfel, bazele unei noi stiinte, biochimia.

Relativ recent (1943), chimia, "inspirata" din modul de producere a reactiilor in materia vie la nivel celular, a initiat un tip aparte de tehnologie, biotehnologia - "sfidarea tehnica a viitorului" - care utilizeaza la scara industriala fenomenele biologice de transformare a materiei in scopul obtinerii de substante chimice, inclusiv medicamente. Intregul proces biotehnologic, de la materiile prime pana la obtinerea produsului finit, este supus controlului analitic.

Farmacologia moderna se sprijina pe cunostinte din domeniul analitic: explicarea relaxarii si contractiei fibrei musculare a fost posibila dupa ce s-a evidentiat, cu ajutorul metodelor analitice, transportul ionilor de sodiu si potasiu prin membrane; studiile referitoare la mecanismul de transport al gazelor in sange au implicat determinari cantitative de oxigen, dioxid de carbon si alte specii chimice in diferite organe etc.

In toate aceste domenii, desfasurarea activitatii de cercetare stiintifica sau a activitatii de rutina impune existenta unui laborator de analize fizico-chimice, organizat in functie de specificul activitatii si de complexitatea acesteia, dotat corespunzator si incadrat cu personal cu calificarea necesara.

1.2. Analiza farmaceutica

"Medicament este orice substanta, amestec de substante sau produs de origine vegetala sau animala utilizat in vederea modificarii sau studierii unui sistem fiziologic sau a unei stari patologice, in scopul vindecarii, prevenirii sau diagnosticarii suferintelor organismului si a carui administrare se face intotdeauna in interesul subiectului " (Organizatia Mondiala a Sanatatii, OMS).

Utilizarea ca medicament a unei substante, a unui amestec de substante sau a unui produs de origine vegetala sau animala este conditionata de dovedirea prin teste specifice a calitatii chimico-farmaceutice, a eficacitatii terapeutice si a sigurantei la administrare.

Numarul substantelor care constituie ele insele medicamente, care se pot administra ca atare pacientului, este redus. In mod curent, in medicament, substantele active sunt asociate cu ingrediente inactive (excipienti), obtinandu-se forme farmaceutice (comprimate, capsule, drajeuri, solutii, suspensii, emulsii, creme, unguente, supozitoare, aerosoli etc.). Acestea reprezinta forma prin care substanta activa este administrata si eliberata la locul unde isi exercita actiunea in organism.

Formele farmaceutice sunt caracterizate prin biodisponibilitate diferita (viteza si concentratia in care o substanta activa este cedata de o forma farmaceutica si se regaseste in lichidele biologice - plasma, sange, urina -).

Cercetarea fundamentala in domeniul farmaceutic are drept scop dezvoltarea medicamentului (drug development), fie ca aceasta se refera la obtinerea unor molecule noi (entitati chimice noi), care sa ofere posibilitatea tratarii maladiilor pana acum incurabile sau care sa imbunatateasca mijloacele terapeutice deja existente, fie la obtinerea unor forme farmaceutice adecvate, care sa permita substantei active sa ajunga si sa fie eliberata la locul actiunii in organism.

Asadar, o prima etapa in dezvoltarea unui nou medicament (Fig. 1.1.) consta in identificarea si sinteza sau izolarea substantei potential active, urmata de studii preclinice (dezvoltare farmaceutica preclinica si teste farmacocinetice si farmacologice pe animale) si clinice (teste pe om). Se stabilesc in acest fel actiunea farmacodinamica (insusirea de a modifica functii fiziologice si/sau de a diminua sau inlatura tulburari ale acestor functii), farmacocinetica (evolutia in organism) si caracteristicile farmacotoxicologice (toxicitatea acuta si cronica, reactiile adverse).

In toate aceste etape se recurge, in diferite faze ale studiilor, la metode analitice (Fig. 1.1.), executate in conditii experimentale specifice, conduse cu o rigoare deosebita, impusa de insasi incadrarea substantei testate in categoria de medicament.

In etapa dezvoltarii preclinice, orice molecula noua care candideaza ca potential medicament este supusa unui minutios studiu fizico-chimic si analitic, calitativ si cantitativ, care sa ii ateste structura si puritatea si care sa evidentieze proprietatile fizico-chimice si analitice necesare unei formulari corecte. Astfel, se stabilesc parametrii de identificare: caracterele

organoleptice (aspect, culoare, miros), proprietatile fizice (punct de topire, forma cristalina, indice de refractie, solubilitate - in apa si diferiti solventi - , coeficient de repartitie, putere rotatorie specifica, vascozitate, comportare spectrala (RMN, IR, UV, V), polimorfism), se determina constanta de protoliza etc. Stabilirea asa-numitelor proprietati derivate - marimea particulelor, gradul de umiditate, compatibilitatea cu substantele auxiliare si cu recipientele folosite la conservare etc. -, utile studiului obtinerii formelor farmaceutice, presupune de asemenea utilizarea metodelor de analiza (termica, spectrometrica, cromatografica etc.). Se determina, in continuare, parametrii de puritate: umiditatea, prezenta urmelor de solventi organici, a impuritatilor anorganice si organice etc., precizandu-se limitele de concentratie in care speciile chimice straine pot fi admise (astfel incat sa nu fie afectate stabilitatea substantei si a formei farmaceutice in care se incorporeaza si, bineinteles, siguranta la administrare). In aceasta etapa se stabilesc, de asemenea, metodele (gravimetrice, titrimetrice, electrometrice, spectrometrice, cromatografice) prin care se poate doza substanta activa. Metodele analitice sunt de asemenea necesare la determinarea stabilitatii substantei, in stare solida si in solutie, sub actiunea factorilor de mediu (temperatura, umiditate, lumina) si a factorilor chimici - hidroliza, pH, oxidare, ioni metalici -, cu precizarea produsilor de degradare. Se constata astfel intervalul de timp si conditiile de pastrare, in care substanta nu isi modifica proprietatile.

Asadar, substantele farmaceutice trebuie sa corespunda unui anumit grad de puritate care nu este, de regula, cel de substanta chimic pura. Este admisa prezenta unor impuritati provenite din materiile prime folosite la preparare, solventi, utilajele folosite in procesul tehnologic, de la conservare, din atmosfera etc. Impuritatile din substantele farmaceutice trebuie sa fie toate cunoscute si in limite de concentratie precizate, in care nu pot exercita o actiune toxica asupra organismului si nu modifica actiunea terapeutica a medicamentului. Pentru identificarea lor este necesara cunoasterea si selectarea celor mai caracteristice reactii, alegerea conditiilor experimentale care sa le asigure specificitatea. Este, de asemenea, necesara cunoasterea si selectarea metodelor celor mai sensibile de dozare.

Pe baza datelor chimice si farmaceutice si a testelor farmacologice, farmacocinetice si toxicologice preclinice este elaborata o forma farmaceutica experimentala, cu biodisponibilitate corespunzatoare, care va fi folosita in studiile clinice. Pentru aceasta forma farmaceutica este necesar sa se precizeze metodele analitice de control, calitativ si cantitativ si, de asemenea, stabilitatea.

Fig. 1.1. Etape in dezvoltarea unui nou medicament

Marea majoritate a moleculelor noi, testate ca potentiale substante active, nu depasesc faza studiilor preclinice, fie datorita lipsei sau insuficientei efectului terapeutic, fie datorita profilului farmacologic necorespunzator, fie datorita toxicitatii. Statistic s-a constatat ca numai una din 6000-10000 de molecule noi indeplineste conditiile unei substante medicamentoase.

Studiile clinice se efectueaza, asadar, numai pentru substantele pentru care testele preclinice indica o mare probabilitate pentru obtinerea efectului terapeutic scontat si pentru care au fost evidentiate avantaje fata de substantele deja cunoscute.

Efectul terapeutic al unui medicament depinde de cantitatea in care ajunge la locul actiunii farmacodinamice, la nivelul receptorilor biologici si de durata mentinerii unei concentratii corespunzatoare la acest nivel. Evaluarea efectului terapeutic prin masurarea concentratiei la locul actiunii, in biofaza, este greu de realizat, cel mai adesea imposibil. S-a constatat, insa, ca intensitatea efectului terapeutic este direct proportionala cu concentratia substantei active in plasma sau in alte lichide biologice.

Stabilirea farmacocineticii substantei medicamentoase, adica a modului in care se face absorbtia acesteia (trecerea de la locul de administrare in sange), transportul (vehicularea de catre sange in tot arborele circulator), difuzarea (trecerea din sange in tesuturi), biotransformarea (modificarea structurii chimice cu aparitia metabolitilor) constituie una dintre laturile esentiale ale studiului clinic. Dezvoltarea rapida in ultimii 20-30 ani a farmacocineticii se datoreaza aplicarii metodelor analitice tot mai performante la dozarea substantelor medicamentoase sau a metabolitilor acestora in lichidele biologice. Se efectueaza determinari in functie de timp, doza si cale de administrare in lichidele biologice usor accesibile (plasma, sange, urina), care permit estimarea cantitatii de substanta activa in regiuni inaccesibile. Uneori, cantitatile care trebuie determinate sunt foarte mici (cca. 10 g), fiind necesare metode foarte sensibile si exacte.

Paralel cu studiile clinice (faza I si II), se fac studii de formulare in vederea obtinerii formei farmaceutice dozate, adecvata pentru a fi administrata pacientului. Formularea presupune coroborarea unui numar mare de date, din numeroase domenii, multe din domeniul analitic. Pe baza acestor date se stabilesc calitatea si cantitatea substantei active si a ingredientelor inactive, se aleg recipientele in care se va face conditionarea si se stabilesc parametrii tehnologici de realizare a formei farmaceutice.

Caracterizarea formelor farmaceutice impune determinarea unor parametri farmaceutici (de exemplu, testul de dizolvare, testele de stabilitate etc.), care utilizeaza metode analitice in conditii specifice de aplicare.

Pentru substantele care ajung in fazele avansate ale cercetarii clinice, in care se efectueaza studii multicentrice pe grupuri mari de pacienti (faza III), se intocmesc rapoarte detaliate, care cuprind toate informatiile necesare, in scopul obtinerii autorizatiilor de producere la scara industriala si de punere pe piata a noului produs medicamentos. In urma unei evaluari complete a

datelor cuprinse in documentatiile chimico-farmaceutica si biologica, toxicologica si farmacologica, autoritatea competenta din fiecare tara (in Romania, Agentia Nationala a Medicamentului) emite autorizatia de fabricatie si autorizatia de punere pe piata a medicamentului.

Responsabilitatea intocmirii documentatiei chimico-farmaceutice si biologice revine farmacistului din unitatea de productie, al carui nivel de calificare si competenta trebuie sa-i permita sinteza tuturor datelor furnizate de departamentul de cercetare si dezvoltare al unitatii, in vederea transmiterii acestora catre autoritatea competenta.

Capitolele principale ale documentatiei chimico-farmaceutice si biologice sunt:

A. Compozitia produsului finit si a recipientelor

B. Metoda de preparare

C. Controlul materiilor prime (specificatii de calitate si metode de analiza pentru substante active, excipienti si ambalaj primar, cu validarea metodologiei de control)

D. Controlul produsilor intermediari

E. Controlul produsului finit (specificatii de calitate cu limite de admisibilitate si metode de control validate)

F. Studii de stabilitate (pentru substanta activa si produsul finit)

G. Studii de biodisponibilitate

H. Interactiuni

Conditiile de calitate pe care medicamentul trebuie sa le indeplineasca impun un control analitic riguros in industria farmaceutica, pe tot parcursul procesului de productie, efectuat asupra materiilor prime, produsilor intermediari rezultati in procesul tehnologic si asupra produselor finite; materialele din care sunt confectionate ambalajele pentru produsele farmaceutice se supun analizei, pentru a avea certitudinea ca asigura conservarea calitatii medicamentelor.

In toate tarile europene au fost elaborate Reguli de buna practica de fabricatie a medicamentelor (RBPF sau GMP - Good Manufacturing Practice), care precizeaza principiile si regulile practice ce trebuie sa fie respectate de orice procedeu de fabricatie a medicamentelor, in vederea asigurarii calitatii acestora, astfel incat, prin distribuirea lor, pacientul sa nu fie expus la risc.

Mai mult, tinand cont de impactul economic-financiar, legal, social si moral al datelor obtinute in determinarile analitice, au fost elaborate principii si norme privind modul in care trebuie sa fie conceput si organizat laboratorul de analiza a medicamentului - parte integranta obligatorie a oricarei unitati de productie de medicamente -, ca si modul in care se opereaza in acest laborator. Obiectivul acestor reguli (cunoscute sub numele de Reguli de buna practica de laborator, RBPL sau GLP - Good Laboratory Practice), consta in evaluarea si minimizarea factorilor care pot avea impact asupra calitatii datelor analitice - de la spatiile aferente laboratorului, echipamentele, instrumentele si reactivii cu care se opereaza la metodele si procedeele de operare si la personalul angajat - astfel incat informatia obtinuta in testele de laborator sa poata fi considerata validata (adica sa satisfaca scopul pentru

care a fost obtinuta, sa fie sigura si reproductibila).

Au fost de asemenea elaborate Reguli de buna practica in studiul clinic (RBPSC) care cuprind principiile si normele privind proiectarea, inregistrarea si raportarea studiilor clinice in care sunt implicati subiecti umani.

Regulile de buna practica farmaceutica, impreuna cu Regulile de buna practica de laborator si cu Regulile de buna practica in studiul clinic constituie triada de reglementari al caror scop il reprezinta asigurarea calitatii, sigurantei si eficacitatii medicamentelor care au drept de circulatie pe piata farmaceutica a unei tari.

Conditiile particulare, cu rigori specifice care sunt necesare aplicarii metodelor chimiei analitice calitative si cantitative la medicament, complexitatea compozitiei formelor farmaceutice care necesita procedee de separare eficiente si sensibile, ca si utilizarea unor teste si procedee specifice de analiza, permit constituirea acestor metode si tehnici intr-un sistem de analiza cu caracteristici proprii, analiza farmaceutica.

Parametrii de calitate ai substantelor si formelor farmaceutice sunt inscrisi in farmacopei sau in monografii elaborate de producator. Farmacopeile sunt oficializate in fiecare tara si reglementeaza controlul medicamentelor.

La nivel international s-a impus necesitatea armonizarii criteriilor si standardelor de calitate pentru evaluarea medicamentelor. In Uniunea Europeana, Farmacopeea Europeana (FE) oficializeaza parametrii chimico-farmaceutici obligatorii pentru asigurarea calitatii produselor medicamentoase care au drept de circulatie pe piata farmaceutica a acestor tari. Mai mult, exista foruri al caror scop il reprezinta globalizarea cerintelor necesare asigurarii calitatii, sigurantei si eficacitatii produselor medicamentoase. Astfel, Conferinta internationala pentru armonizare a cerintelor tehnice pentru inregistrarea produselor farmaceutice de uz uman (ICH) are drept scop stabilirea unor standarde comune pentru evaluarea medicamentelor, care sunt deopotriva acceptate de Farmacopeea Europeana, Food and Drug Administration (FDA - autoritatea competenta pentru autorizarea produselor medicamentoase din SUA) si Farmacopeea Japoneza.

Aceasta prezentare a incercat sa evidentieze importanta studiului chimiei analitice ca parte integranta a cercetarii in domenii foarte diverse, de interes stiintific si practic, din chimie, biologie, biochimie, medicina, agricultura, metalurgie etc., insistand asupra importantei cunoasterii metodelor de analiza in cercetarea si controlul medicamentului.

Calitatea medicamentului nu poate fi conceputa fara o cunoastere aprofundata a caracterelor fizico-chimice ale constituentilor, evidentiate cu ajutorul metodelor analitice (de identificare si dozare); evaluarea eficientei terapeutice este lipsita de relevanta daca nu este intrunita conditia primara a calitatii.

Indiferent de domeniul in care isi va exercita profesia, pentru farmacist, cunoasterea principiilor si procedeelor metodelor de analiza reprezinta un important instrument intelectual in luarea deciziilor profesionale. In acelasi timp, laboratorul de chimie analitica permite formarea unor deprinderi

indispensabile farmacistului practician.

1.3. Etapele analizei

In principiu, analiza consta in observarea si evaluarea raspunsului materialului de analizat (semnal de iesire) la o actiune perturbatoare de natura fizica sau chimica (semnal de intrare). Dintre semnalele de intrare fac parte reactivii analitici, curentul electric, radiatia electromagnetica etc., iar semnalul de iesire reprezinta orice modificare a materialului de analizat, rezultat al actiunii semnalului de intrare, de exemplu, aparitia sau disparitia unei coloratii, formarea sau dizolvarea unui precipitat, variatia indicelui ionic pe parcursul unei titrari, variatia intensitatii curentului sau a potentialului, modificarea intensitatii radiatiei absorbite etc.

Actiunea semnalului de intrare poate determina mai multe semnale de iesire. Dintre acestea, analistul trebuie sa le aleaga pe cele utile scopului analizei, cu sensibilitate si selectivitate maxime, care se pot masura cu usurinta si se pot interpreta teoretic, numite semnale analitice. In unele determinari semnalul analitic se poate evalua direct; in altele, de exemplu, in cele instrumentale, acesta este transformat, prin intermediul traductorilor (fotodetectori, senzori electrochimici etc.), intr-un semnal masurabil.

Proba supusa analizei in conditii experimentale determinate si traductorul alcatuiesc sursa de semnal.

Un sistem analitic reprezinta un ansamblu de elemente (material de analiza, instrumente de analiza), operatii analitice si masuratori care se comporta ca un canal de transmitere a informatiei (Fig. 1.2.). Cantitatea de informatie obtinuta in urma efectuarii analizei este rezultatul reducerii nedeterminarii sistemului. Daca entropiile S si S sunt considerate masuri ale nedeterminarii initiale si, respectiv, finale ale unui experiment analitic, conditia obtinerii informatiei este: S < S (Fig. 1.3.).

Fig. 1.2. Reprezentarea unui sistem analitic de masura prin analogie cu un sistem

de transmitere a informatiei (C. Liteanu, S. Gogan, A. Bold, 1981)

Fig. 1.3. Obtinerea informatiei intr-o determinare analitica (C. Liteanu, I. Rica, 1979)

Cantitatea de informatie obtinuta depinde de semnalul analitic evaluat, y, care, ca orice marime experimentala, este influentat de un numar foarte mare de variabile. Acestea isi au originea, fie in materialul de analizat, fie in instrumentele de masura folosite, fie in conditia analistului, fie sunt rezultatul combinarii lor si contin intotdeauna o componenta aleatoare, x :

y = f ( x , x ,..x_n

n → ∞

Ca urmare, semnalul analitic include o anumita nedeterminare care caracterizeaza orice procedeu analitic, limitandu-i performanta.

Zgomotul (fondul) este un semnal parazit, in prezenta caruia se efectueaza determinarea, care este greu de inlaturat sau inevitabil. (De exemplu, la utilizarea unui instrument de masura, in absenta substantei de analizat, se obtine un domeniu determinat in care nu se poate identifica semnalul analitic.) Parametrii informationali ai oricarui sistem analitic depind de raportul semnal (S)/zgomot (N), (S/N): cu cat acest raport este mai mare, performanta determinarii creste.

Obtinerea unor rezultate cat mai precise si exacte este conditionata de abilitatea analistului de a concepe sisteme de analiza cu o capacitate informationala cat mai mare.

Analiza este un proces complex alcatuit dintr-o succesiune de etape, particularizate in functie de materialul de analizat si de scopul in care se efectueaza.

Principalele etape la efectuarea analizei sunt prezentate schematic in Fig. 1.4.

Pentru anumite etape, cum sunt eliminarea interferentelor, identificare si dozare, se poate considera un spatiu al ipotezelor si al alegerii metodei de lucru si un spatiu al determinarilor propriu-zise. In timp ce, in laborator, efectuarea determinarilor poate fi repartizata si unui tehnician cu experienta suficienta, cu deprinderi corecte de lucru practic, responsabilitatea alegerii metodei de lucru si a interpretarii informatiei furnizate de datele experimentale revine intotdeauna specialistului-analist. Acesta este cel care trebuie sa aiba cunostinte teoretice temeinice asupra caracterelor analitice ale diferitelor specii chimice, asupra metodelor analitice si conditiilor in care acestea se pot aplica. Analistul trebuie sa aprecieze, de asemenea, daca este cazul sa recurga la eliminarea interferentelor, sa estimeze exactitatea si precizia cerute determinarilor si sa considere urgenta cu care trebuie efectuate, fara a pierde din vedere costul acestora.

Este gresita supraaprecierea importantei unor etape ale analizei, de exemplu, a dozarii componentelor materialului de analizat si acordarea unei atentii mai reduse altora. Intr-adevar, adeseori determinarea cantitativa poate constitui obiectivul analizei, dar acesta nu poate fi realizat, oricat de performant ar fi instrumentul de masurare utilizat, daca celelalte etape au fost neglijent efectuate.

1.3.1. Prelevarea si pregatirea probei pentru analiza

Proba de analizat reprezinta portiunea din materialul de

analizat, pe care se executa analiza in vederea obtinerii rezultatului. Aceasta proba se pregateste diferit, in functie de scopul in care se efectueaza analiza.

Analiza in scop stiintific se executa pe probe aduse la un grad avansat de puritate, deoarece se urmareste determinarea elementelor sau grupelor de elemente care intra in compozitia unei substante, a legaturilor dintre acestea, in vederea stabilirii formulei moleculare.

Purificarea substantelor se poate face prin metode diferite, in functie de starea de agregare. Pentru purificarea solidelor, se recurge la cristalizari si recristalizari succesive din diferiti solventi, sublimare la presiune normala sau in vid sau la metode cromatografice (cromatografie preparativa). Purificarea substantelor in stare lichida sau gazoasa se face, de asemenea, prin cromatografie; substantele lichide se pot purifica si prin distilare.

Impuritatile admise in proba purificata trebuie sa se gaseasca in concentratii sub limita de sensibilitate a reactiilor si metodelor care vor fi folosite in determinarile ulterioare.

La pregatirea probei se urmaresc si eventualele schimbari ale compozitiei substantei in contact cu agentii atmosferici. Se efectueaza cantariri succesive la intervale de cateva ore; mentinerea constanta a masei indica stabilitatea probei. Substantele care contin apa de cristalizare se usuca in absenta substantelor deshidratante, tinandu-se seama de tensiunea lor de vapori. Substantele anhidre, higroscopice sau cele recristalizate din solventi organici se usuca in exsicator, pe acid sulfuric concentrat sau pe clorura de calciu anhidra.

Proba pe care se executa analiza de rutina trebuie sa aiba o compozitie identica, din punct de vedere calitativ si cantitativ, cu compozitia medie a materialului de analizat. Asadar, operatia de prelevare a probei consta, in acest caz, in obtinerea unei portiuni care sa fie reprezentativa pentru intregul material de analizat. Cantitatea si volumul acesteia trebuie sa fie reduse, pentru a se putea manui cu usurinta.

Fig. 1.4. Reprezentarea schematica a etapelor principale ale analizei

Prelevarea probei poate fi o operatie dificila, laborioasa, mai ales in cazul in care materialul de analizat are o compozitie eterogena.

Rezultatele analizei sunt corecte atunci cand diferenta dintre compozitia probei si cea a intregului material de analizat este egala sau mai mica decat precizia metodei folosite la determinare.

In cazul substantelor solide se obtine mai intai o proba medie primara, prin prelevarea unor portiuni din diferite regiuni ale materialului de analizat care se supun maruntirii si amestecarii in vederea omogenizarii. Proba medie primara trebuie sa fie o replica la scara redusa a materialului de analizat, atat in ceea ce priveste compozitia calitativa si cantitativa, cat si in ceea ce priveste distributia particulelor in functie de dimensiuni. Pentru materialele neomogene, marimea probei medii primare poate

ajunge la cateva sute de grame.

Obtinerea probei medii finale se face prin reducerea cantitatii probei medii primare prin maruntiri, cerneri si omogenizari repetate. Dupa fiecare operatie de omogenizare, materialul se repartizeaza pe o suprafata in forma de cerc sau patrat pe care se traseaza diametre perpendiculare sau diagonale si se preleva portiunile opuse (Fig. 1.5.). Acestea se supun din nou cernerii, maruntirii si omogenizarii. Operatiile se repeta pana cand se ajunge la o cantitate de 3-4 ori mai mare decat cea necesara efectuarii determinarilor de laborator.

Fig. 1.5. Schema etapelor operatiei de prelevare a probei

La prelevarea probei trebuie sa se tina seama de umiditatea materialului de analizat. Maruntirea si amestecarea pot determina variatia continutului in apa al substantelor, cu modificarea compozitiei procentuale a probei. Pentru a evita acest inconvenient, se determina mai intai continutul in apa, iar analiza se executa, in continuare, pe proba uscata.

Este necesar ca pe parcursul prelevarii probelor sa se ia toate precautiile pentru prevenirea impurificarilor. In cazul probelor obtinute din substante toxice sau puternic active, trebuie asigurata protectia persoanei care executa prelevarea.

Materialele in stare lichida sau gazoasa formeaza amestecuri omogene si operatia de prelevare este, de obicei, mai simpla. In cazul amestecurilor lichide in care a avut loc separarea fazelor, se fac prelevari din ambele faze, tinandu-se cont de volumul fiecareia, astfel incat in proba finala sa se pastreze proportia din materialul initial. Nu se recomanda prelevarea probei dupa amestecarea fazelor prin agitare.

Odata realizata proba finala, aceasta se ambaleaza si se conserva astfel incat sa pastreze toate proprietatile materialului de analizat, in proportiile caracteristice acestuia.

Obtinerea probei de analizat este o etapa cu rol determinant asupra rezultatelor analizei. Daca rezultatele din oricare alta etapa nu sunt concludente, analiza poate fi repetata pe o noua portiune de proba, dar analiza unei probe incorect obtinute conduce obligatoriu la rezultate eronate, indiferent de rigurozitatea cu care se aplica procedeele de determinare.

Erorile datorate unei prelevari necorespunzatoare a probei nu se incadreaza in categoria erorilor sistematice (a se vedea Cap. 7.1.), a caror marime poate fi apreciata si care pot fi eliminate. Ele nu fac parte nici din categoria erorilor nedeterminate care influenteaza precizia metodei, ci reprezinta o sursa permanenta de nesiguranta a rezultatelor analitice si necesita un tratament aparte.

Daca se considera deviatia medie patratica pentru operatia de prelevare a probelor ca fiind s_p si deviatia medie patratica a masuratorii analitice, s_a, deviatia medie patratica totala, s_t, se poate calcula prin relatia:

s₁₌

Valoarea s_a se determina din rezultatele unor masuratori repetate pe aceeasi proba de laborator, iar s_p se poate calcula in urma masurarii repetate a deviatiei medii patratice totale pe o serie de probe de laborator obtinute din materialul de analizat.

S-a constatat ca in cazul in care s_a < (s_p/3), contributia erorii de masurare este nesemnificativa la eroarea totala. In acest caz, se prefera alegerea unei metode de analiza mai putin precisa, dar mai rapida, astfel incat sa fie posibila efectuarea unui numar mare de determinari intr-un timp dat; in felul acesta, se poate realiza o imbunatatire a preciziei mediei.

Ajunsa la laboratorul de analize, o parte din proba medie finala serveste la efectuarea analizei; o alta parte constituie contraproba. Aceasta din urma se pastreaza pentru eventualele cazuri de litigiu. In cazul substantelor medicamentoase, pastrarea contraprobelor se face pe toata perioada de valabilitate a acestora.

Contraproba se sigileaza si pe eticheta se specifica denumirea produsului, numarul lotului, provenienta, data prelevarii probei si numarul documentului prin care s-a prelevat proba, cantitatea prelevata si semnatura celui care a efectuat operatia.

1.3.2. Masurarea probei

In analiza cantitativa calcularea rezultatelor necesita raportarea la cantitatea de proba luata in lucru. De aceea, inainte de a efectua dozarea, din proba medie finala se masoara un numar de probe pe care se executa determinarile. Masurarea probelor se face cu precizia si exactitatea cerute de metoda utilizata. Metodele, procedeele si instrumentele cu care se realizeaza masurarea maselor si a volumelor sunt prezentate in capitolul 18.

Masurarea maselor se face la balanta analitica a carei sensibilitate este de 10 g.

Calcularea marimii probelor care se iau in lucru se face in functie de anumite repere, precum :

metoda folosita la determinare: fiecare metoda este caracterizata printr-un domeniu de concentratie in care este posibila determinarea sigura a unei anumite specii chimice (in care exista o relatie liniara intre semnalul analitic masurat si concentratia probei).

EXEMPLUL

Care este cantitatea, a, de Al (SO 18H O (M_r = 666,42) care se ia in lucru la dozarea gravimetrica a Al^III (A = 26,98) sub forma de oxinat, daca o proba trebuie sa contina 0,05-0,08 g Al^III

g Al₂(SO₄)₃∙18H₂O

Observatie: cantitatea minima de proba care se ia in lucru este de cca. 0,62 g Al (SO 18H O, iar cantitatea maxima este de 0,99 g.

continutul aproximativ al analitului in proba: dozarea constituentilor majori (a se vedea Cap. 1.4.) nu necesita, in general, probe a caror masa sa depaseasca 0,1-0,2 g, in timp ce la determinarea constituentilor in urme se folosesc probe de cateva grame.

EXEMPLUL 1.2.

Daca la dozarea gravimetrica a Al^III sub forma de oxinat se recomanda ca o proba sa contina 0,05-0,08 g Al^III (a se vedea Exemplul 1.1), care este cantitatea de Al (SO 18H O ce trebuie luata in lucru, stiind ca puritatea materialulului de analizat, p, este de aproximativ 40%?

proba

Observatie: tinand cont de puritatea aproximativa a materialului de analizat, cantitatea minima de proba care se ia in lucru este de cca. 1,5 g, iar cea maxima de 2,5 g.

natura precipitatelor obtinute in determinarile gravimetrice: pentru un precipitat amorf, se iau in lucru probe care sa conduca la 0,08-0,1 g precipitat; pentru precipitate cristaline se cantaresc probe din care sa se obtina 0,1-0,16 g precipitat; in cazul in care precipitatele formate sunt grele (HgS, BaSO ), marimea probei se calculeaza astfel incat sa se obtina 0,2-0,5 g precipitat, iar in cazul precipitatelor care se calcineaza greu, probele pe care se lucreaza trebuie sa conduca la 0,08-0,1 g produs final.

conditiile care sa asigure exactitatea masurarii maselor si/sau volumelor la balanta analitica sau cu biureta. De exemplu, in titrimetrie, pentru a diminua erorile la masurarea volumelor, proba luata in lucru se calculeaza astfel incat sa nu consume la titrare mai mult decat volumul unei biurete.

EXEMPLUL 1.3.

Care este cantitatea de proba care trebuie luata in lucru la dozarea argentometrica a KBr (M_r = 119,01) cu o solutie de AgNO M?

1 mol AgNO .1 mol KBr

Daca se lucreaza cu o biureta de 25 mL, volumul de solutie cu care se lucreaza nu trebuie sa depaseasca 23-24 mL; astfel, pentru a se titra cu un volum de 20 mL solutie AgNO , se face calculul:

1,00 mL Ag NO 0,1000M ..0,011901 g KBr

20,00 mL ...a g

a = 0,24 g KBr

In general, daca in procedeul de lucru nu se indica marimea probei, se masoara o cantitate cu 10-15% mai mare decat cea calculata teoretic.

1.3.3. Aducerea probei intr-o forma care poate fi analizata

Unele metode de analiza permit efectuarea determinarilor direct pe proba solida, dar marea lor majoritate se executa in faza lichida. Metodele care au la baza reactii chimice se realizeaza, cel mai adesea, in solutie. In timp ce intr-un amestec eterogen, contactul dintre speciile chimice se realizeaza pe suprafete reduse, viteza de reactie fiind mica, mediul omogen favorizeaza interactiunea acestora.

Spre deosebire de analiza prin metode fizice, aplicarea procedeelor de analiza chimica este precedata de etapa aducerii probei intr-o forma convenabila efectuarii determinarii (pretratare). In functie de metodele utilizate la determinare si de cantitatea analitilor din proba se poate recurge la dizolvare, dezagregare, preconcentrare, modificarea starii de agregare, derivatizare etc. De exemplu, la analiza speciilor chimice in urme se recurge la preconcentrare prin extractie cu solventi, coprecipitare, cu ajutorul rasinilor schimbatoare de ioni etc. Analiza gaz-cromatografica este precedata de modificarea starii de agregare a analitului din proba. Derivatizarea este procedeul prin care se modifica structura analitului, astfel incat acesta sa fie mai usor de detectat (de exemplu, introducerea unei grupari fluorofore pe o molecula care nu are proprietati fluorescente permite detectia ei spectrofluorimetrica).

Deoarece in continuare se prezinta metodele chimice de analiza, acest capitol se refera la aducerea probei in solutie prin dizolvare si dezagregare.

Dizolvarea este rezultatul unui complex de fenomene la care participa solutul si solventul, dependent de structura lor: se desfac legaturile existente intre particulele de solut, ca si cele dintre moleculele de solvent si se formeaza noi legaturi intre particulele de solut si cele de solvent.

Pana in prezent, nu exista o teorie care sa permita aprecierea cantitativa a tuturor proceselor fizice si/sau chimice care se produc la dizolvare, acestea fiind rezultatul unor proprietati ale solventului si ale solutului care se manifesta cu intensitati diferite in functie de fiecare cuplu solut-solvent

considerat. Dintre factorii care contribuie la procesul de dizolvare se pot mentiona:

tendinta generala a unui sistem de particule de a evolua spre starea cu entropie mai mare (DS pozitiv), de dezordine mai avansata, care determina dispersarea particulelor de solut printre cele de solvent;

existenta unei analogii structurale care sa permita realizarea de legaturi intre particulele solutului si solventului (similia similibus solvuntur). In general, substantele polare se dizolva in solventi polari, iar cele nepolare in solventi nepolari; de exemplu, hidrocarburile parafinice se dizolva unele in altele deoarece au proprietatea de a forma legaturi de tip Van der Waals, dar nu se dizolva in apa pentru ca diferenta dintre fortele manifestate de cele doua tipuri de molecule este foarte mare si nu se pot compensa reciproc. Interactiunile fizice si/sau chimice specifice dintre solut si solvent, dirijate in spatiu, au ca rezultat formarea unor asociatii complexe, mai mult sau mai putin stabile cum sunt asociatiile pe baza de dipoli sau multipoli, asociatiile ion-dipol, asociatiile moleculare prin legaturi de hidrogen, complecsi cu transfer de sarcina. (La dizolvarea substantelor ionice, distrugerea retelei cristaline necesita energii mari, de pana la cateva sute de kilojoules pe mol, furnizate tocmai de interactiunile solut-solvent).

Interactiunea mai mult sau mai putin energica dintre particulele de solut si solvent, dirijata in spatiu, care are drept consecinta inconjurarea ionilor sau moleculelor de solut cu molecule de solvent, poarta numele de solvatare. In cazul in care solventul este apa, fenomenul se numeste hidratare. Solvatarea este un proces exoterm. Energia rezultata prin solvatare in solutie apoasa se situeaza in domeniul 400-4000 kJ/mol. Stabilitatea formatiunilor solvatate (solvatilor) intr-un anumit solvent depinde de proprietatile solutului.

Solventii frecvent utilizati la dizolvare sunt apa si solventii organici, cum sunt alcooli, derivati halogenati ai hidrocarburilor, hidrocarburi etc. (Tabelul 5.7.). Acestia trebuie sa exercite un efect rapid de dizolvare asupra intregii cantitati de proba.

Apa este un solvent polar care dizolva de preferinta substante ionice sau cu polaritate mare (substante cu caracter hidrofil). Hidrocarburile isi exercita efectul solubilizant asupra substantelor nepolare (substante cu caracter hidrofob).

Hidrofilia se datoreaza prezentei in structura substantelor covalente a unor grupari functionale care pot forma legaturi de hidrogen cu apa, de exemplu -OH, >C=O, -COOH, -NH (Fig. 1.6.). Caracterul hidrofob este rezultatul existentei gruparilor nepolare, de exemplu, a resturilor de hidrocarbura.

Prezenta intr-o molecula organica atat a unor grupari cu caracter polar, cat si a unor grupari nepolare poate determina afinitatea acesteia pentru solventi diferiti. Astfel, acidul stearic, CH (CH COOH, datorita gruparii carboxilice polare se dizolva in solventi polari (alcooli, acizi), iar datorita restului de hidrocarbura, nepolar, se poate dizolva si in solventi nepolari sau slab polari (hidrocarburi, eteri). Asemenea molecule se numesc amfifile. In acest caz se pot observa proprietati diferite ale

solutului, in functie de natura solventului utilizat, datorita diferitelor tipuri de legaturi solut-solvent formate.

Fig. 1.6. Legaturile de hidrogen stabilite de apa cu a) alcoolii,

b) compusii carbonilici, c) acizii organici, d) aminele.

Exista cazuri cand pentru dizolvare se recurge la amestecuri de solventi, fara ca nici unul dintre solventii puri sa manifeste efect de dizolvare asupra substantei. De exemplu, sapunurile alcaline nu se dizolva nici in etilenglicol, nici in eter de petrol, dar se dizolva in amestecul format de acesti solventi.

Aducerea in solutie a probei de analizat poate fi o operatie simpla. Uneori insa, necesita conditii deosebite si operatii laborioase, de exemplu, aducerea in solutie a minereurilor de fier, a silicatilor, a probelor de natura biologica etc. De asemenea, pentru determinarea elementelor constituente ale substantelor organice se recurge la mineralizare.

La determinarea solubilitatii probelor anorganice, solventii se folosesc in urmatoarea ordine: apa, solventi acizi, solventi bazici, amestecuri dezagregante solide.

Apa este unul dintre solventii cei mai utilizati care, datorita proprietatilor fizice si chimice, exercita un remarcabil efect de solubilizare asupra substantelor ionice si covalente cu polaritate mare.

La dizolvarea in apa a substantelor ionofore (electroliti reali), a caror retea este alcatuita din ioni pozitivi si negativi - saruri, baze tari si unii oxizi -, are loc eliberarea ionilor din retea sub forma hidratata. Solutiile acestor electroliti sunt bune conducatoare de electricitate deoarece la dizolvare are loc distrugerea retelei cristaline si ionii eliberati se pot misca liber:

NaCl + (x+y) H O Na^I · xH O + Cl^I- · yH O

La dizolvarea substantelor ionogene (electroliti potentiali) - acizi, alte substante covalente -, ionizarea se produce prin ruperea legaturilor covalente si formarea perechilor de ioni. Constanta dielectrica mare a apei determina, in continuare, disocierea acestora: desfacerea perechilor de ioni in ioni liberi. Solutiile apoase ale electrolitilor potentiali conduc curentul electric ca urmare a fenomenelor de ionizare si disociere:

CH COOH + H O CH COO + H O

In cazul electrolitilor ionofori, ionizarea este un proces fizic, in timp ce in cazul electrolitilor ionogeni, ionizarea este un proces chimic.

Apa stabileste legaturi mai mult sau mai putin energice cu toate substantele dizolvate. Practic, toate speciile chimice dizolvate in apa se gasesc sub forma de complecsi cu stabilitati

diferite: de exemplu, ionul de sodiu asociaza apa prin legaturi ion-dipol, intr-un hidrat de tipul Na^I· xH O, iar Al^III formeaza un acvacation, [Al(H O) (a se vedea Cap. 11.2.1.).

Foarte multe probe prezinta dezavantajul de a nu fi solubile in apa sau in solventi comuni, de exemplu, unii oxizi si silicati metalici, polimerii cu masa moleculara mare, probele de tesuturi animale etc. Trecerea analitilor din aceste probe in forme solubile necesita tratarea probei cu acizi sau baze tari, cu agenti oxidanti sau reducatori.

Dizolvarea in reactivi acizi sau bazici este cunoscuta sub numele de dezagregare. Dupa natura agentului dezagregant, aceasta poate fi acida sau alcalina.

In unele cazuri (oxizi minerali, silicati, minereuri de fier), folosirea reactivilor in solutie (dezagregare pe cale umeda) nu permite dizolvarea probei. Este necesar sa se recurga la medii formate din substante aduse in topitura la 300-1000°C, de obicei, in concentratii mari si in cantitati de aproximativ zece ori mai mari decat masa probei (dezagregare pe cale uscata).

Adeseori folosirea agentilor dezagreganti creste dificultatea analizei: are loc introducerea unor specii chimice straine care pot interfera determinarile, necesitand operatii suplimentare pentru indepartarea acestora.

In cazul amestecurilor complexe se recomanda sa se foloseasca intai un reactiv in solutie cu efect de dizolvare partial, dupa care, portiunea nesolubilizata, izolata prin filtrare, sa fie supusa dezagregarii pe cale uscata.

Dezagregarea acida pe cale umeda reprezinta o modalitate curenta de dizolvare. Se folosesc acizi minerali, de obicei in solutii apoase de diferite concentratii, la rece si la cald.

Acidul clorhidric cu densitatea 1,125 (cca. 25%) sau cu densitatea 1,19-1,20 (37,23-39,11%) formeaza cloruri solubile; prezinta avantajul ca este volatil si excesul poate fi usor indepartat prin evaporare.

Acidul nitric cu densitatea 1,18-1,19 (29,30-30,88%) sau cu densitatea 1,41-1,42 (67,50-69,80%) formeaza nitrati solubili. Se descompune la incalzire si se poate indeparta prin evaporare. Deoarece manifesta si actiune oxidanta, de cele mai multe ori, este necesara indepartarea excesului de acid prin evaporare la sec si transformarea nitratilor in cloruri prin tratarea reziduului cu acid clorhidric concentrat.

Acidul sulfuric cu densitatea 1,84 (95,60%) este o substanta fixa, cu punct de fierbere ridicat (cca. 340°C), al carui efect de dizolvare se datoreaza temperaturii ridicate la care se poate lucra. Dizolva fluorurile insolubile si flourosilicatii. Are actiune deshidratanta si oxidanta asupra substantelor organice si serveste la indepartarea acestora din proba.

Apa regala (aqua regia) este un amestec de trei parti acid clorhidric concentrat (r 1,19) si o parte acid nitric concentrat (r 1,41):

3HCl + HNO → Cl + NOCl + 2H O

La tratarea probei cu apa regala se obtin cloruri solubile. Excesul de reactiv se poate indeparta prin evaporare.

Pentru dezagregarea diferitelor substante se mai pot folosi: acidul percloric, amestec de acid fluorhidric si acid sulfuric etc.

Dezagregarea acida pe cale uscata se realizeaza in prezenta hidrogensulfatului de potasiu sau a pirosulfatului de potasiu. Incalzite la temperaturi peste punctul de topire, aceste substante elibereaza SO , care transforma unii oxizi insolubili cu caracter bazic (Fe O , Cr O ), aluminati etc., in sulfati solubili in apa:

2KHSO K S O + H O

K S O K SO + SO

Me O + 3SO 2Me^III + 3SO

Dezagregarea alcalina foloseste hidroxizii alcalini, boraxul, metaboratul de litiu, carbonatii alcalini etc. la dizolvarea unor silicati, sulfati, fluoruri naturale etc. De exemplu, sulfatul de bariu se amesteca cu carbonat de sodiu in exces si se incalzeste pana la 1000°C; se mentine aceasta temperatura pana cand masa devine fluida. In topitura are loc transformarea unui produs greu solubil in acizi (BaSO ) intr-un produs solubil in acizi (BaCO ) (a se vedea Cap. 13.2.7.):

BaSO + Na CO BaCO + Na SO

Dezagregarea alcalina oxidanta se practica in prezenta carbonatului de sodiu in amestec cu nitrat de potasiu sau peroxid de sodiu, care au rol oxidant. Serveste la dezagregarea oxizilor puternic calcinati, a minereurilor de arsen, a unor aliaje. De exemplu:

Cr O + 2Na CO + 3KNO 2Na CrO + 3KNO + 2CO

Dezagregarea alcalina reducatoare utilizeaza amestecuri formate din agenti dezagreganti alcalini si o substanta cu functie reducatoare. De exemplu KCN se foloseste la aducerea in solutie a SnO:

SnO + KCN Sn + KCNO

Staniul obtinut se dizolva in acizi.

Dezagregarea alcalina prin sulfurare se efectueaza in prezenta unui amestec de sulf si carbonat de sodiu. La topirea amestecului rezulta polisulfura de sodiu care dizolva sulfuri de arsen, stibiu, staniu etc.

Mai recent, la pregatirea probelor care contin specii organice, anorganice greu solubile sau produse biologice se foloseste tehnica descompunerii cu ajutorul microundelor. Aceasta prezinta avantajul rapiditatii. Fata de tehnicile conventionale care necesita cateva ore pentru realizarea procesului de dezagregare, descompunerea cu ajutorul microundelor, datorita mecanismului diferit de transfer al energiei, se realizeaza in 5-10 minute. Metodele conventionale folosesc recipiente confectionate din materiale rau conducatoare de caldura. Ca urmare, este necesar un

timp relativ indelungat pentru incalzirea acestor recipiente care transfera apoi caldura probei, prin conductie; fenomenele de convectie din solutie determina pierderi de caldura, astfel incat doar o mica portiune din solutie ajunge la temperatura corespunzatoare punctului de fierbere. Energia microundelor este direct transferata tuturor moleculelor din solutie, iar temperatura de fierbere este atinsa de intreaga solutie foarte repede. De asemenea, tehnica microundelor se poate practica la temperaturi foarte inalte datorita posibilitatii de lucru la presiune ridicata. Este eliminat riscul interferentelor si, daca se utilizeaza recipiente acoperite, se evita si pierderile prin evaporare.

Metoda se practica in cuptorul cu microunde, folosind recipiente confectionate din materiale transparente la microunde, termostabile si rezistente la coroziunea chimica datorata acizilor rezultati din descompunere, de exemplu, din teflon.

Operatia de dizolvare prost condusa poate constitui o sursa importanta de eroare. La efectuarea ei sunt necesare precautii care sa preintampine pierderea unor analiti, aparitia unor reactii interferente, contaminarea probei etc. Dintre procesele nedorite care o pot insoti fac parte:

► volatilizarea; de exemplu, la dizolvarea in acizi se pot pierde dioxidul de carbon, dioxidul de sulf, hidrogenul sulfurat din carbonati, sulfiti sau sulfuri; la tratarea probei cu reactivi bazici poate fi deplasat amoniacul din sarurile de amoniu, iar la dizolvarea PbCl , AsCl , SbCl , HgCl in solutii fierbinti de acid clorhidric poate avea loc volatilizarea lor partiala sau totala;

► interferenta impuritatilor din solvent, chiar in cantitati mici, mai ales in cazul probelor care contin analiti in urme;

► contaminarea probei cu specii chimice din compozitia materialului din care este confectionata vesela in care se efectueaza operatia de dizolvare (suprafetele din sticla se comporta ca niste schimbatori de ioni, modificand concentratia speciilor ionice in urme din solutie).

1.3.4. Eliminarea interferentelor

O conditie esentiala pentru obtinerea unor rezultate valide in determinarile analitice, mai ales in cazul amestecurilor complexe, este eliminarea interferentelor, adica impiedicarea parazitarii reactiei principale de catre celelalte specii chimice prezente in sistem.

Toti constituentii probei de analizat in prezenta carora se gaseste analitul constituie matricea. La actiunea semnalului de intrare, aceasta poate raspunde prin semnale de iesire care sa se suprapuna sau sa diminueze semnalul analitului, denaturand rezultatul determinarii. Sunt putine analizele reale in care semnalul analitic sa se manifeste liber de interferente, de cele mai multe ori, alegerea unui procedeu eficient de mascare a interferentelor (indepartarea efectului de matrice) fiind la fel de importanta ca si alegerea metodei analiza. In aceste scop se

folosesc agenti de mascare. Acestia reactioneaza cu speciile interferente formand combinatii stabile; se diminueaza astfel concentratia speciilor interferente sub limita de detectie a reactiilor care se folosesc la determinarea analitului.

Foarte adesea se folosesc, ca agenti de mascare, agentii complexanti, dar mascarea se mai poate realiza prin precipitare selectiva, oxidare sau reducere selective, extractie cu solventi, cu ajutorul schimbatorilor de ioni sau prin procedee cromatografice.

Sistemele clasice de identificare a cationilor in amestec au la baza reactii de precipitare urmate de dizolvari selective sau reactii de complexare urmate de decomplexari selective care urmaresc eliminarea ionilor interferenti intr-o etapa sau alta a analizei.

Astfel, ionul S^II- poate precipita cu cationii grupelor I, II si III analitice, iar sulfurile formate au multe caractere comune. Proprietatile fundamentale ale cationilor din grupa I, in primul rand raza mai mare si sarcina electrica mai mica, determina proprietatea acestor ioni de a precipita cu anionul Cl^I-, insusire nemanifestata de cationii din grupele a II-a si a III-a. Se separa deci, mai intai Ag^I, Pb^II si Hg prin precipitare cu HCl diluat, la rece, iar in solutia ramasa se cerceteaza cationii din grupele urmatoare.

In continuare, separarea grupei a II-a de a III-a se bazeaza pe diferentele de solubilitate ale sulfurilor acestor cationi. Sulfurile cationilor din grupa a II-a, mai greu solubile, necesita o concentratie mai mica in ioni S^II- pentru precipitare decat cele ale cationilor din grupa a III-a.

Reactivul grupei a II-a, H S, este un acid slab a carui solutie apoasa are o concentratie in ioni S^II- de cca. 10 ionig/L, suficienta pentru precipitarea sulfurilor din ambele grupe. De aceea se lucreaza in prezenta HCl diluat (pH 0-0,5) care retrogradeaza disocierea H S, reducand concentratia ionilor S^II- sub limita necesara atingerii valorilor produsilor de solubilitate a sulfurilor cationilor din grupa a III-a, care in aceste conditii de lucru sunt mascati reactiei cu H S (a se vedea Cap. 13.2.4.).

Numai dupa precipitarea si separarea cationilor din grupa a II-a, in solutia ramasa, se adauga NH /NH Cl pana la pH 8-9, la care este posibila precipitarea cationilor din grupa a III-a cu S^II-

Se separa apoi cationii din grupa a IV-a analitica. Datorita proprietatilor de acizi Lewis duri, nu precipita cu anionul S^II- (baza moale), dar avand sarcini si raze mari, au proprietatea de a precipita cu oxoanioni cu volum mare. Reactivul grupei a IV-a de cationi este (NH CO , la pH 8-9, in prezenta amestecului tampon NH /NH Cl.

Dozarea complexonometrica a Pb^II intr-o proba care contine si ionul Mg^II este posibila numai dupa mascarea Mg^II, deoarece ambii cationi reactioneaza cu complexona III. Complexonatii de plumb si magneziu au insa stabilitati diferite in functie de pH. Astfel, la pHj5, complexonatul de plumb este stabil, in timp ce Mg^II, practic, nu poate reactiona cu complexona III. Asadar, simpla ajustare a pH-ului conduce la mascarea ionului interferent.

Dupa indepartarea interferentelor se trece la aplicarea metodelor adecvate de identificare si/sau dozare.

1.4. Metode de analiza

Clasificare

Metodele de analiza - ansamblul de principii si procedee care permite separarea, identificarea si dozarea speciilor chimice - au la baza proprietatile (caracterele) analitice ale speciilor chimice. Prin proprietate analitica se intelege orice insusire fizica sau chimica prin care o specie chimica se aseamana cu altele (o insusire care caracterizeaza un grup), dar si orice insusire prin care specia chimica se diferentiaza de celelalte si care serveste scopurilor analitice.

Cele mai importante caractere analitice sunt: culoarea, magnetismul, functiile acido-bazice, capacitatea de a forma combinatii complexe si greu solubile, functiile redox, comportarea la interactiunea cu radiatia electromagnetica, aptitudinea de a ioniza a unei molecule in conditii determinate etc. In general, manifestarea proprietatilor analitice este usor de observat organoleptic (de exemplu, formarea de produsi volatili, colorati, greu solubili) sau cu ajutorul unor instrumente (de exemplu, forma cristalelor unui precipitat se observa la microscop, lungimile de unda la care speciile chimice absorb sau emit radiatii electromagnetice se determina cu ajutorul spectrometrelor, proprietatile redox se pot evidentia cu ajutorul sistemelor de electrozi etc.).

In functie de scopul in care proprietatile analitice sunt folosite, metodele de analiza se impart in trei grupe:

metode de separare

metode de identificare

metode de dozare (determinare cantitativa)

Fiecare dintre aceste metode se caracterizeaza prin cantitatea optima de proba care se ia in lucru, iar daca analiza se efectueaza in solutie, prin volumul de solutie, care permite determinarea exacta a unei specii chimice. Din acest punct de vedere, metodele analitice pot fi:

metode macroanalitice

metode semimicroanalitice

metode microanalitice

metode ultramicroanalitice

metode submicroanalitice

metode subultramicroanalitice

La realizarea acestor metode se folosesc instrumente de lucru si procedee specifice.

Caracteristicile acestor metode sunt prezente in Tabelul 1.1.

Tabelul 1.1. Clasificarea metodelor de analiza dupa cantitatea de

proba luata in lucru

(1mg=10 g; 1ng=10 g; 1pg=10 g)

Se remarca extensia domeniului de concentratii care pot fi determinate: de la cantitati de ordinul gramelor la cantitati de ordinul picogramelor.

In functie de continutul procentual al constituentilor in proba de analizat, acestia se impart in: constituenti majori (1-100%), constituenti minori (0,01-1%) si constituenti in urme (sub 0,01%).

Unul din criteriile majore de clasificare a metodelor analitice are in vedere natura interactiunii dintre proba de analizat si semnalul de intrare, pe baza caruia metodele de analiza se grupeaza in trei categorii:

metode chimice

metode fizice

metode fizico - chimice

1.4.1. Metode chimice de analiza

Metodele chimice de analiza au la baza reactii chimice. In solutie, acestea pot fi considerate reactii de tip donor-acceptor, in care se transfera o particula caracteristica, p, intre parteneri de reactie cu rol de donor (D) si de acceptor (A). De exemplu, la adaugarea unui reactiv (semnal de intrare) cu rol de acceptor (A la solutia unei specii chimice cu rol de donor (D are loc transformarea acestora in speciile conjugate (D si, respectiv, A

D₁ A + p

A + p D

D + A A +D

Dupa natura si modul de transfer al particulei p, reactiile chimice pot fi:

1. Reactii de tip acid- baza:

Reactii protolitice, in care particula care se transfera este protonul; acestea sunt procesele acido-bazice in teoria Brönsted-Lowry (a se vedea Cap. 5.3.1.):

► reactii de ionizare

HCl + H O H O + Cl^I-

NH + H O NH + HO

► reactii de neutralizare:

(Na^I+HO ) + (H O +Cl^I- (Na^I+Cl^I-) + 2H O

(neutralizarea unui acid cu o baza in apa)

(CH COOH₂ Cl^I-) + (CH COO Na^I (Na^I Cl^I-) + 2CH COOH

(neutralizarea unui acid cu o baza in mediu de acid acetic)

► reactii de solvoliza (hidroliza):

KCN + H O HCN + KOH

NH Cl + H O NH + H O + Cl^I-

NH HS + H O NH + H S + H O

► reactii de deplasare:

Na CO + 2HCl 2NaCl + H O + CO

NH Cl + NaOH NH + NaCl + H O

Reactii cu transfer de ioni (altii decat protonii) si/sau molecule: sunt procese acido-bazice in teoriile electronice (a se vedea Cap. 5.3.4.):

► reactii cu formare de combinatii complexe:

AgNO + 2KCN K[Ag(CN) ] + KNO

CuSO + 4NH [Cu(NH ]SO

► reactii cu formare de combinatii greu solubile:

Hg(NO + H S HgS + 2HNO

BaCl + H SO BaSO + 2HCl

2. Reactii de oxidare-reducere, in care particula p este reprezentata de electroni:

Red + Ox Ox + Red

In reactiile redox are loc un transfer total de electroni intre cele doua culpuri simplu conjugate: Ox /Red si Ox /Red

10FeSO + 2KMnO + 8H SO = 5Fe (SO + 2MnSO + K SO + 8H O

4H AsO + 5HPO H = 4As + 5H PO + 6H O

Pentru ca reactiile chimice sa poata fi folosite la determinari cantitative, trebuie sa fie indeplinite conditii precise, particularizate pentru fiecare tip de metoda (a se vedea Cap.4.).

Metodele chimice de analiza cantitativa se bazeaza pe modificarea concentratiei analitului din proba, ca urmare a unui proces chimic. Semnalul analitic este reprezentat de cantitatea de substanta produsa sau consumata in cursul transformarilor la care este supusa proba; aceasta cantitate poate fi masurata si se poate exprima in unitati de masa sau unitati de volum.

In functie de specia chimica asupra careia se executa operatia de masurare, metodele chimice de analiza cantitativa (metode clasice) se impart in trei grupe:

metode gravimetrice, in care determinarea concentratiei unui analit are la baza masurarea masei unui produs de reactie, rezultat de cele mai multe ori in urma unui proces de precipitare, dupa izolare din mediul de formare si prelucrarea lui pentru a fi adus intr-o forma pura, stabila, unitara, binecunoscuta;

metode titrimetrice (volumetrice), in care dozarea unui analit se face prin masurarea volumului de reactiv de concentratie cunoscuta care se aduce in cantitate stoechiometrica peste solutia probei;

metode gazvolumetrice, in care se determina concentratia unui analit negazos prin masurarea volumului de gaz rezultat intr-un proces chimic. La analiza gazelor se masoara variatia volumului unui gaz in urma unor reactii, de exemplu, in urma combustiei (metode gazmetrice).

Astfel ionul Br^I- are proprietatea de a forma o combinatie greu solubila in prezenta Ag^I, conform reactiei:

Br^I- + AgNO AgBr + NO

Aceasta reactie sta la baza unor metode de dozare, gravimetrice si titrimetrice. In metoda gravimetrica, ionul Br^I- se determina prin masurarea masei de AgBr rezultata prin precipitare dintr-o cantitate determinata de proba. Dozarea titrimetrica se realizeaza prin masurarea volumului de solutie de nitrat de argint, de concentratie bine cunoscuta, necesar precipitarii complete a Br^I- din proba.

Ionul NH se poate doza gazvolumetric pe baza reactiei cu BrO , prin masurarea volumului de azot rezultat:

2NH Cl + 3NaBrO 3NaBr + 2HCl + N + 3H O

1.4.2. Metode fizice si fizico-chimice de analiza

Metodele fizice permit caracterizarea calitativa si/sau cantitativa a materialului de analizat prin evidentierea si/sau masurarea unei insusiri fizice a acestuia, fara a interveni un proces chimic. In scopul determinarii cantitative, proprietatea fizica masurata, alta decat masa sau volumul, trebuie sa fie corelata cu concentratia. Astfel, identificarea ionilor Na^I intr-o proba de NaCl, se poate face prin evidentierea liniei caracteristice, situata la o anumita lungime de unda (589nm) in spectrul de emisie, obtinut dupa excitarea atomilor cu ajutorul energiei termice. Intensitatea radiatiei emise este corelata cu concentratia, fiind posibila si dozarea Na^I (metoda flamfotometrica).

Determinarea continutului ionilor Cl^I- din solutia probei se poate face prin masurarea potentialului electric al unui electrod selectiv fata de acest ion, in comparatie cu un electrod de

referinta (metoda electrometrica directa).

In metodele fizico-chimice se determina o insusire fizica a materialului analizat care este consecinta unui proces chimic. De exemplu, Fe^III nu prezinta spectru de absorbtie in domeniul vizibil; reactioneaza insa cu ionul SCN si formeaza o combinatie complexa, intens colorata in rosu, [Fe(SCN) , caracterizata prin absorbanta de la 480 nm, din spectrul in vizibil. Aceasta permite atat identificarea cat si dozarea Fe^III

Pentru evidentierea si/sau masurarea marimilor fizice (potentialul electric, intensitatea curentului electric, absorbanta, transmitanta etc.) metodele fizice si fizico-chimice utilizeaza instrumente si aparate adecvate, altele decat biureta sau balanta; de aceea, aceste metode se gasesc in literatura de specialitate si sub numele de metode instrumentale.

In metodele instrumentale, semnalul analitic este o insusire fizica, fie de natura electrica, fie care poate fi convertita intr-un semnal de natura electrica cu ajutorul unui traductor.

In functie de semnalul analitic masurat, metodele instrumentale se clasifica in: metode electrometrice, optice, magnetice, radiometrice, termice, cromatografice, cinetice etc.

In metodele electrometrice se masoara, prin intermediul unor conductori electronici (electrozi), un semnal de natura electrica, corelat cu concentratia analitului din proba de analizat (potential de electrod, intensitate de curent, cantitate de electricitate, conductibilitate). In functie de natura semnalului electric, metodele electrometrice pot fi: potentiometrice, amperometrice, coulometrice, conductometrice.

In metodele optice semnalul de intrare este energia radianta care, in functie de lungimea de unda, determina modificari ale starii fizice a substantei (rotatie, rotatie-vibratie, tranzitii electronice) cu manifestarea unor proprietati optice caracteristice analitilor din proba. Metodele optice se clasifica in functie de natura interactiunii dintre analit si radiatia electromagnetica in metode optice de absorbtie (in UV, V si IR), de emisie (in UV, V, cu raze X, de fluorescenta), de difuzie (nefelometrice, turbidimetrice), de difractie (cu raze X, cu electroni, cu neutroni).

Spectrometria de masa permite analiza substantelor anorganice si organice prin bombardarea acestora cu un fascicul de electroni cu o energie pana la 100 eV, in vid inaintat; se produce ionizarea si descompunerea moleculelor in fragmente ionice, accelerarea si separarea acestora in functie de raportul masa/sarcina. Decelarea ionului molecular de origine permite determinarea cu exactitate a masei moleculare a substantei analizate si constituie un parametru analitic pentru identificare si dozare.

Metodele magnetice studiaza comportarea substantelor la introducerea lor intr-un camp magnetic. In metoda rezonantei electronice de spin (RES) se masoara energia absorbita de catre speciile chimice paramagnetice aflate in campul magnetic si supuse unor radiatii din domeniul microundelor. RES permite studiul radicalilor liberi, cercetarea mecanismului si cineticii unor reactii, studiul unor ioni si al unor complecsi anorganici. Rezonanta magnetica nucleara (RMN) este o metoda de investigare a compusilor organici care se bazeaza pe posibilitatea modificarii orientarii

momentului magnetic nuclear prin absorbtia unei cuante de radiatie electromagnetica: are loc trecerea de pe un nivel energetic inferior (orientarea paralela) pe unul superior (orientarea antiparalela). Energia necesara tranzitiei corespunde domeniului undelor radio.

Metodele de analiza termica cuprind acele procedee in care se urmaresc modificarile fizice si chimice ale probei de analizat sub actiunea energiei calorice. Inregistrarea grafica a unei proprietati fizice (masa, temperatura, entalpie, dimensiuni, proprietati mecanice) in functie de temperatura reprezinta curba de analiza termica. Dintre metodele frecvent folosite fac parte: termogravimetria (TG), termogravimetria derivata (DTG), analiza termica diferentiala (DTA), calorimetria diferentiala (DSC).

Cromatografia reuneste un grup de metode care permit separarea componentelor unei probe datorita vitezelor diferite de distributie intre doua faze: o faza stationara si o faza mobila. Clasificarea metodelor cromatografice are in vedere criterii cum sunt: natura fazei mobile (cromatografia de lichide, cromatografia de gaze), modul de organizare a fazei stationare (cromatografia plana, cromatografia pe coloana), natura echilibrului implicat in procesul de distributie (cromatografie de adsorbtie, de repartitie, prin schimb ionic, de excludere-difuziune, de afinitate).

Metodele radiometrice au la baza masurarea intensitatii radioactivitatii naturale si a fenomenelor care au loc la interactiunea radiatiilor nucleare cu materia. In cadrul acestor metode, cele radio-chimice presupun procedee suplimentare de dizolvare si separare a componentelor dupa care se masoara radioactivitatea naturala sau indusa.

Metodele cinetice permit calcularea concentratiei unei specii chimice prin masurarea vitezei de reactie; de asemenea, pot fi folosite la determinarea constantelor de stabilitate in procesele de echilibru si la determinarea punctului de echivalenta intr-un proces de titrare (titrare catalimetrica).

Calcularea rezultatului unei determinari cantitative se face pe baza functiei care coreleaza proprietatea urmarita si masurata (semnalul analitic), S si concentratia C; aceasta se numeste functie de etalonare:

S = f (C, x x

in care x si x reprezinta caracteristici ale probei sau parametri experimentali.

In cazul in care se cunoaste expresia matematica a functiei de etalonare si valorile numerice ale parametrilor x , x metoda face parte din categoria metodelor absolute (independente): corespondenta dintre semnalul analitic si concentratie se face exclusiv pe principiile stoechiometriei.

Daca, datorita complexitatii fenomenelor fizico-chimice implicate in determinare nu este posibila considerarea tuturor legilor care stau la baza acestora, functia de etalonare nu este complet definita, metoda face parte din categoria metodelor relative (neindependente, comparative). In acest caz, analiza propriu-zisa este precedata de operatia de etalonare (calibrare) in care se stabileste corelatia dintre semnalul analitic si concentratie pe cale experimentala folosind probe etalon (standard). Concentratia in analit a probelor etalon este cunoscuta cu exactitate, iar compozitia lor chimica este apropiata de cea a probei analizate. Determinarea analitului din proba de analizat se face prin comparatie cu una sau mai multe probe etalon. Exactitatea rezultatelor obtinute depinde de exactitatea determinarii analitului din proba etalon.

Metodele chimice de analiza sunt metode absolute, functia de etalonare fiind simpla si directa. Calculul concentratiei se face cu usurinta, pe baza principiilor stoechiometriei, folosind semnalul analitic determinat experimental - masa unui produs final (in gravimetrie) sau volumul de solutie (in titrimetrie).

Metodele instrumentale sunt metode relative. Exceptie face metoda coulometrica, in care cantitatea de electricitate consumata in procesul electrochimic (electrodepunerea unui ion metalic) poate fi direct masurata si corelata cu concentratia cu ajutorul legilor lui Faraday.

Metodele de analiza care utilizeaza procedee care produc alterarea ireversibila a probei de analizat (de exemplu, spectrometria de masa) se numesc metode distructive, iar cele in care proprietatile probei se pastreaza nemodificate (de exemplu, metodele radiometrice) sunt metode nedistructive.

Se poate efectua o analiza completa a unei substante sau a unui amestec, cand se determina calitativ si cantitativ toate speciile chimice prezente sau o analiza partiala, in care se urmareste identificarea si/sau dozarea anumitor componente din proba.

1.5. Alegerea metodei de analiza

Succesul realizarii unei analize depinde, in buna masura, de alegerea corecta a metodei. Selectarea modalitatii celei mai potrivite de realizare a analizei, mai ales in cazul probelor complexe pluricomponente, necesita cunostinte teoretice temeinice privind metodologia de analiza, avantajele si limitele diferitelor procedee si, de asemenea, experienta in activitatea de laborator.

Nu se poate formula o strategie unica, valabila in toate situatiile, privitor la modul in care se alege metoda de lucru, dar in optiunea sa, analistul trebuie sa aiba in vedere: natura si cantitatea probei de analizat, numarul constituentilor si proportiile lor aproximative, posibilitatea eliminarii eventualelor interferente, nivelul de exactitate cerut rezultatelor, numarul probelor care trebuie determinate, aparatura si personalul de care dispune laboratorul, timpul necesar efectuarii determinarilor, ca si cel in care sunt cerute rezultatele si, nu in cele din urma, costul analizei. Solutiile oferite de analist la aceste probleme particularizeaza analiza si modul ei de rezolvare.

La alegerea metodei trebuie sa se tina cont de domeniile de concentratii in care diferitii constituenti se gasesc in proba,

pentru a le corela cu sensibilitatea metodelor ce pot fi aplicate. Sensibilitatea reprezinta cantitatea minima de analit care poate fi determinata cu siguranta folosind o anumita metoda (a se vedea Cap. 4.2). De exemplu, daca un analit se gaseste in proba in cantitati de ordinul partilor per milion, la determinarea lui se prefera metodele instrumentale, cu sensibilitate mare, si nu cele chimice.

Conditia exactitatii impune adesea procedeul care trebuie ales la efectuarea analizei. Exactitatea unei metode se refera la corectitudinea rezultatului obtinut in raport cu continutul real al analitului din proba (a se vedea Cap.7.). Cu cat valoarea rezultatului obtinut experimental este mai indepartata de valoarea adevarata a concentratiei analitului, eroarea este mai mare si metoda este mai putin exacta.

Precizia se refera la posibilitatea obtinerii unor rezultate reproductibile, asadar, la concordanta valorilor numerice obtinute in mai multe determinari prin aceeasi metoda (a se vedea Cap.7.). De exemplu, se urmareste determinarea Al^III dintr-o proba, iar eroarea maxima admisa este de 5 parti la mie: se va alege o metoda de dozare gravimetrica ce satisface cerinta referitoare la exactitate. Daca insa, la determinarea aceluiasi ion este admisa o eroare de 50 parti la mie, se pot folosi si metode electrometrice sau spectrometrice, care prezinta in plus avantajul rapiditatii.

Uneori, exactitatea ceruta rezultatelor analizei hotaraste conditiile experimentale necesare la punerea in practica a unei metode. Astfel, daca o proba are un continut aproximativ de 20% Al^III si 2% Fe^III si se cere dozarea Al^III cu o eroare de maximum 5 parti la mie, determinarea gravimetrica folosind reactia de precipitare cu amoniacul este interferata de prezenta ionilor Fe^III, care precipita impreuna cu Al^III, fiind necesara separarea lor prealabila. Daca se accepta o eroare de 50 de parti la mie, separarea Fe^III nu mai este necesara.

Selectivitatea reprezinta posibilitatea determinarii unui numar cat mai restrans de specii chimice prin metoda considerata (a se vedea Cap. 4.1.). Cu cat metoda este mai selectiva, interferentele sunt mai reduse. Selectivitatea este foarte mult influentata de conditiile experimentale. Astfel, in exemplul anterior, la determinarea gravimetrica a Al^III sub forma de hidroxid, folosirea fenilhidrazinei ca reactiv de precipitare, in locul amoniacului, impiedica precipitarea Fe^III (redus cu fenilhidrazina la Fe^II

La alegerea metodei, analistul trebuie sa tina seama de caracteristicile metodei si de performantele diferite ale aparatelor care fac parte din dotarea curenta a laboratoarelor de analiza. Metodele instrumentale sunt tot mai mult utilizate datorita avantajelor pe care le prezinta in ceea ce priveste sensibilitatea, rapiditatea executiei, posibilitatea aplicarii la analiza unor probe complexe si adaptarii la procedee automatizate etc. La randul lor, avantajele metodelor chimice - exactitatea rezultatelor, pretul de cost scazut al instrumentelor folosite, accesibile oricarui laborator, procedeele simple bazate pe masuratori absolute etc. - le fac adeseori de neinlocuit in practica de laborator. Analistul trebuie sa cunoasca si dezavantajele care limiteaza posibilitatile de aplicare ale diferitelor metode. Astfel, metodele instrumentale necesita calibrarea continua a

aparatelor, iar exactitatea rezultatelor depinde de metoda chimica utilizata la etalonare; necesita, de asemenea, cheltuieli mai mari pentru procurarea si intretinerea echipamentelor, ca si pentru instruirea speciala a personalului care le utilizeaza. Dezavantajele asociate metodelor chimice se refera la gradul redus de selectivitate, timpul indelungat necesar efectuarii determinarilor, folosirea unor cantitati mari de proba etc.

Uneori, procedeele cunoscute din literatura de specialitate nu sunt aplicabile materialului de analizat. In acest caz, specialistul trebuie sa aiba in vedere posibilitatea adaptarii sau modificarii metodelor sau, uneori, instituirea de noi metode si procedee, adecvate complexitatii compozitiei probei.

1.6. Asigurarea calitatii in laboratorul de analiza a medicamentului

In acest subcapitol, prezentam succint principalele concepte referitoare la calitate, in scopul introducerii, in continuare, a unor elemente privind asigurarea calitatii in laboratorul de analiza a medicamentului.

Calitatea este un concept universal, complex si dinamic, pentru care exista mai mult de 200 de definitii, intelesurile fiind diferite in practica industriala si economica.

Asa cum o defineste standardul SR ISO 8402 (a se vedea in continuare), calitatea reprezinta un ansamblu de caracteristici ale unei entitati (proces, produs, laborator, organizatie, sistem, activitate, persoana sau orice combinatie a acestora), care ii confera acesteia aptitudinea de a satisface necesitatile exprimate si implicite ale clientului (utilizatorului sau consumatorului).

Necesitatile utilizatorului se regasesc in caracteristicile entitatii, apreciate prin criterii specifice cum ar fi performanta, aptitudinea de utilizare, fiabilitatea, mentenabilitatea, securitatea mediului inconjurator, considerente economice, considerente estetice etc.

Caracterul complex al calitatii rezida in functiile ei tehnice - referitoare la proprietatile intrinsece ale produsului de a satisface scopul in care este folosit -, economice - care vizeaza aspectele eficientei economice a calitatii, reflectate in relatia dintre costuri si venituri - si socio-ecologice - care privesc implicatiile si consecintele socio-ecologice ale fenomenelor specifice productiei si utilizarii produselor.

Caracterul dinamic al calitatii este determinat de evolutia continua a cerintelor si exigentelor esentiale ale clientilor fata de calitate.

Astazi calitatea este considerata un limbaj universal, dupa limbajul banilor, comun tuturor agentilor economici, prin conceptie, principii, metode, tehnici si proceduri, precum si standarde si specificatii comune. Calitatea este cea care creeaza ierarhia mondiala in afaceri economice corecte si cinstite.

In orice activitate, calitatea trebuie gandita, conceputa, fabricata, asigurata, controlata, imbunatatita, fiind rezultatul unui efort intelectual si fizic continuu.

Obtinerea unei calitati satisfacatoare implica toate etapele referitoare la entitatea considerata, in interdependenta lor:

identificarea necesitatilor (prospectarea pietei),

cercetarea si dezvoltarea tehnica si tehnologica a produsului si a procesului tehnologic de fabricatie,

proiectarea, specificarea, formularea si dezvoltarea produsului si a tehnologiei de fabricatie,

procurarea de echipamente, materii prime, materiale si utilitati necesare fabricatiei, precum si instruirea personalului,

planificarea si dezvoltarea proceselor, procedeelor, fazelor si operatiilor de fabricatie,

masurarea, incercarea, analiza, controlul si reglarea proceselor de productie prin probe mecanice, tehnologice si de functionare,

productia,

tinerea sub control si mentinerea proceselor de fabricatie la caracteristicile tehnologice optime prevazute in schema de fabricatie si programul de control al calitatii,

inspectia, testarea si examinarea:  - la furnizori,

- la receptia calitativa,

- pe fluxul de fabricatie,

- la utilizator,

conditionarea, ambalarea, depozitarea,

vanzarea si distributia,

utilizarea de catre client,

urmarirea comportarii la utilizare,

scoaterea din uz,

culegerea, prelucrarea si valorificarea datelor si informatiilor prin continuarea cercetarii produsului si tehnologiei, efectuarea de corectii si modificari de conceptie-proiectare a produsului si de perfectionari tehnologice.

Calitatea devine un mod de lucru si de viata, o cultura a bunelor practici industriale. In orice domeniu de activitate, orice forma de progres este implicit un progres in ceea ce priveste calitatea.

Se vorbeste astazi despre calitate totala sau management total al calitatii. Aceasta reprezinta politica, filozofia si strategia unei intreprinderi in domeniul calitatii.

In ultimele decenii, intre economiile tarilor dezvoltate s-au stabilit relatii de parteneriat bazate pe compatibilitate structurala si procedurala, astfel incat existenta pietelor nationale - cu principii si reglementari proprii - sa nu constituie bariere in calea schimburilor economice. In cadrul acestor piete, este necesara reglementarea si asigurarea calitatii prin eforturi controlate ale tuturor partenerilor implicati.

In jurul anilor '60 a aparut un nou concept, cel de asigurarea calitatii (AC). Initial, acesta s-a referit la programele spatiale si nucleare, cu cerinte de securitate ridicata, din SUA, dar treptat, pe masura ce legile privind raspunderea producatorului, furnizorului si protectia sigurantei consumatorului au devenit tot mai drastice in ceea ce priveste cauzele de riscuri pentru care producatorul este raspunzator, a

fost implementat in majoritatea sectoarelor de activitate.

Asigurarea calitatii reprezinta ansamblul activitatilor planificate si sistematice, implementate in cadrul sistemului calitatii si demonstrate atat cat este necesar, pentru a furniza increderea corespunzatoare ca o entitate va satisface conditiile referitoare la calitate.

Sistemul calitatii reprezinta structurile organizatorice, procesele, procedurile si resursele necesare pentru implementarea managementului calitatii.

Managementul calitatii este ansamblul activitatilor functiei generale de management care determina politica in domeniul calitatii, obiectivele si responsabilitatile si care le implementeaza in cadrul sistemului calitatii prin mijloace cum ar fi: planificarea calitatii, controlul calitatii, asigurarea calitatii, imbunatatirea calitatii.

Organizatia Internationala de Standardizare (ISO) - federatie mondiala care cuprinde organisme nationale de standardizare - a formulat trei modele de asigurare a calitatii, publicate in trei standarde internationale de referinta, ISO 9001, ISO 9002 si ISO 9003, precum si trei ghiduri de conducere a calitatii si elemente ale sistemului calitatii - ISO 9004 - 1, 2, 3. Acestea sunt unanim acceptate si prezinta avantajul ca pot fi verificate si testate de un tert organism de certificare. Standardele ISO prezinta cerintele minime care trebuie sa stea la baza sistemului calitatii, dar modalitatile concrete de conceptie, construire si aplicare a sistemului depind de obiective, procese, produse, echipamente si instalatii, de complexitatea acestora, de gradul de instruire a personalului, precum si de practicile specifice fiecarei intreprinderi.

Comitetul European pentru Standardizare (CEN) a preluat standardele ISO sub forma seriei de standarde EN 29000. S-a creat Organizatia Europeana pentru Testare si Certificare (OTCE) al carei obiectiv il reprezinta armonizarea sistemelor calitatii cu practicile certificarii in statele membre ale Uniunii Europene.

In tara noastra, principalele concepte si terminologia stabilite de catre standardele internationale si romane sunt inscrise in standardul SR ISO 8402, revizuit in 1995, pe baza revizuirii din 1994 a standardului international.

Exista obiective interne si externe pentru asigurarea calitatii: asigurarea calitatii interne se realizeaza in cadrul intreprinderii pentru a furniza incredere managementului, iar asigurarea calitatii externe se realizeaza in situatii contractuale pentru a furniza incredere clientilor.

Asigurarea calitatii include si controlul calitatii.

Controlul calitatii (CC) cuprinde tehnici si activitati cu caracter operational utilizate pentru satisfacerea conditiilor referitoare la calitate.

Cele doua sarcini majore ale controlului calitatii intr-un laborator de analiza sunt:

controlul, monitorizarea si estimarea variabilitatii datelor analitice,

eliminarea, pe cat posibil, a erorilor sistematice.

Controlul calitatii nu reprezinta altceva decat o buna practica stiintifica si nu include elementele referitoare la

documentare, controlul si trasabilitatea probelor etc. - adica tocmai acele elemente care tin de capacitatea de a demonstra calitatea determinarilor efectuate pentru a furniza increderea necesara in datele obtinute.

Relatia dintre conceptele de management, sistem, asigurare si control al calitatii este redata schematic in Fig. 1.7.

Fig. 1.7. Prezentarea schematica a conceptelor managementului calitatii

Asadar, s-a evoluat de la ideea elementara de control al calitatii unui produs la un concept larg, cel de asigurare a calitatii pentru produse si servicii si, in fine, la managementul calitatii, care este parte din managementul unei organizatii sau intreprinderi, consacrata calitatii, in spiritul standardelor ISO 9000. Este vorba de o noua mentalitate care trebuie construita si intretinuta, care trebuie sa caracterizeze personalul din orice administratie, intreprindere productiva sau de prestare de servicii.

Libera circulatie a produselor farmaceutice, ca o modalitate implicita de crestere a gradului de protectie a sanatatii publice, a constituit unul din principalele obiective ale legislatiei Uniunii Europene. Aceasta impune asigurarea calitatii farmaceutice, definita prin Directiva 91/356/EEC.

Legislatia aplicabila produselor farmaceutice este de doua feluri:

directive, adoptate de Comisia Uniunii Europene, care trebuie transpuse in legi nationale de catre statele membre,

reglementari, care sunt direct aplicabile in cadrul legislativ intern al fiecarui stat membru.

Aceste directive si reglementari vizeaza:

autorizarea de punere pe piata (reglementarile care descriu procedurile administrative si formatul dosarelor de cerere de autorizare a produselor medicamentoase de uz uman - inclusiv vaccinuri, produse derivate din sange, radiofarmaceutice, preparate homeopate - si de uz veterinar);

organizarea si desfasurarea de studii de calitate, siguranta si eficacitate, care trebuie sa sustina cererea de autorizare de punere pe piata (ghiduri detaliate, intre care RBPL si RBPSC);

fabricarea industriala a produselor farmaceutice (ghiduri detaliate RBPF pentru produse medicamentoase de uz uman si pentru produse medicamentoase de uz veterinar);

supravegherea produselor medicamentoase (ghiduri detaliate pentru activitatea de farmacovigilenta).

In tara noastra, cele mai importante reglementari care asigura calitatea, siguranta si eficacitatea produselor farmaceutice au fost adoptate prin urmatoarele acte legislative:

- Regulile de Buna Practica de Fabricatie - Hotararea Guvernului Romaniei nr.382/1996 (actualizate prin Hotararea Consiliului Stiintific al Agentiei Nationale a Medicamentului nr.17/09.12.1999);

- Regulile de Buna Practica in Studiul Clinic - Ordinul Ministrului Sanatatii nr.858/1997 (actualizate prin Hotararea

Consiliului Stiintific al Agentiei Nationale a Medicamentului nr.18/09.12.1999);

- Regulile de Buna Practica de Laborator - Hotararea Consiliului Stiintific al Agentiei Nationale a Medicamentului nr.7/15.04.1999.

Laboratorul de analiza a medicamentului poate fi un laborator a carui competenta in domeniu este recunoscuta guvernamental (de exemplu, laboratoarele din cadrul Agentiei Nationale a Medicamentului), un laborator academic (din cadrul universitatilor de medicina si farmacie), o unitate componenta a unei intreprinderi producatoare de medicamente sau institut de profil sau o entitate independenta cu personalitate juridica.

In intreprinderile producatoare de medicamente exista doua tipuri de laboratoare: laboratoare de cercetare si dezvoltare, al carui obiectiv il reprezinta proiectarea de noi medicamente si laboratoare de analiza (controlul calitatii). Daca intr-un laborator de cercetare si dezvoltare si in laboratorul academic nu se impune respectarea stricta a normelor de asigurare a calitatii, in oricare alt laborator de analiza a medicamentului, pe langa efectuarea analizelor si expertizelor tehnice si participarea la cercetarea fenomenelor si cauzelor deficientelor tehnologice, precum si la stabilirea modalitatilor de imbunatatire a produselor si tehnologiilor, este necesara asigurarea calitatii determinarilor efectuate si a datelor obtinute.

Asadar, laboratorul de analize este furnizor de date analitice. Calitatea datelor analitice se refera la exactitatea si precizia acestora, corelate cu tipurile de metode utilizate.

Asigurarea calitatii datelor analitice nu se rezuma numai la insotirea fiecarui rezultat de parametrii statistici care sa-i ateste exactitatea si precizia, ci are in vedere ca activitatea laboratorului sa fie astfel organizata incat sa tina cont de toti factorii care pot avea impact asupra rezultatelor analitice, sa respecte regulile de buna practica, toate acestea fiind atestate prin documentatie.

Asigurarea calitatii in laborator se refera la acele operatii de laborator documentate care atesta ca:

procedeele utilizate la controlul calitatii sunt intr-adevar implementate in laborator;

este asigurata credibilitatea datelor analitice (acestea reflecta materialul analizat, prelevarea probelor a fost facuta astfel incat acestea sa fie reprezentative pentru intreaga cantitate de material analizata, pregatirea si pastrarea probelor s-a facut corespunzator);

este asigurata trasabilitatea datelor analitice: sunt inscrise data efectuarii analizei, analistul/analistii care a/au efectuat-o, metoda utilizata, instrumentul/instrumentele folosit/folosite si starea lor la momentul executarii analizei etc.; trasabilitatea este, cu alte cuvinte, posibilitatea de a reconstitui istoricul unei analize sau al unei activitati cu ajutorul inregistrarilor;

este asigurata protejarea datelor.

In scopul asigurarii calitatii datelor analitice, laboratorul trebuie sa dispuna de:

personal calificat; pentru fiecare categorie de personal sa fie precizate responsabilitatile la toate nivelurile de efectuare a analizelor,

spatii si ambient corespunzator,

metode si procedee de operare,

aparate si instrumente de laborator,

reactivi si solutii de reactivi,

substante standard (de referinta) etc.

Laboratorul de control trebuie sa-si stabileasca, asadar, in functie de atributii, propria organigrama si sa fie incadrat cu toate categoriile de personal necesare desfasurarii activitatii: personal cu studii superioare, tehnicieni si laboranti, in numar suficient. Fiecare categorie de personal trebuie sa aiba competenta necesara pentru activitatea pe care o desfasoara. Competenta trebuie privita ca o rezultanta, pe de o parte a instruirii in specialitate, continuu imbunatatita si, pe de alta parte, a experientei de lucru in laborator.

Spatiile destinate laboratoarelor trebuie sa aiba temperatura controlata, iluminare buna si corecta, dotari electrice adecvate si un ambient de lucru placut, asigurand astfel o functionare optima a personalului si a echipamentelor. Regulile de buna practica precizeaza ca localurile trebuie sa fie situate, concepute, construite, adaptate si intretinute astfel incat sa corespunda in cel mai inalt grad operatiunilor pentru care sunt destinate.

Principiile care stau la baza organizarii spatiului impun:

camera separata pentru instrumentele si echipamentele sensibile, pentru a diminua posibilitatea contaminarii cu praf si vapori; camera trebuie sa fie ferita de vibratii, sa aiba sistem de aer conditionat si instalatii electrice adecvate;

spatiu corespunzator pentru pastrarea probelor, care sa le asigure integritatea fizica si chimica si sa previna orice posibilitate de contaminare, fiind de asemenea, prevenita confuzia probelor;

spatiu pentru spalarea veselei, separat de spatiul laboratorului de analize, in scopul diminuarii efectelor unei surse curente de contaminare;

spatiu de arhivare, in care se pastreaza datele controlului calitatii, rapoartele privind asigurarea calitatii in laborator, caietele de lucru ale analistilor si alte documente referitoare la controlul calitatii.

In cadrul unui laborator de analiza a medicamentului pot functiona:

laborator de analize fizico-chimice ale materiilor prime,

laborator de analize fizico-chimice si farmaceutice ale produselor farmaceutice,

laborator de preparare a solutiilor standard, a etaloanelor si de calibrare-etalonare,

laborator de analize biologice,

laborator de analiza cromatografica,

laborator de analiza spectrometrica,

laborator de analiza microscopica etc.

Dotarea laboratorului cu echipamentele si instrumentele necesare are o importanta majora in obtinerea calitatii datelor analitice. Costurile, in general ridicate, ale echipamentelor si

instrumentelor de laborator, de cele mai multe ori corelate cu performanta lor, creeaza adeseori dificultati in alocarea fondurilor, dar asemenea investitie este intotdeauna benefica.

In ceea ce priveste aparatele si instrumentele de laborator, se au in vedere principiile:

adecvarea aparatelor si instrumentelor de laborator la analizele care se executa in laborator si la nivelul cerut de precizia determinarilor efectuate,

amplasarea si instalarea echipamentelor in conditii de folosire optima,

calibrarea/etalonarea echipamentelor si instrumentelor cu frecventa ceruta de natura acestora, de robustete, frecventa de utilizare, ambientul in care se gasesc si de cerintele metodologiei analitice,

intretinerea (mentenanta) corespunzatoare a echipamentelor; este necesar ca fiecarui echipament sa ii fie atasat un caiet in care sa se inregistreze datele in legatura cu calibrarea si intretinerea,

instruirea personalului pentru utilizarea corecta a aparaturii in laborator (desemnarea persoanelor care sa fie instruite si specializate corespunzator pentru a lucra la un anumit aparat, fiind interzisa folosirea acestor aparate de alte persoane);

existenta in stoc a pieselor de schimb (pentru a evita intarzierea rezultatelor analizei datorita defectiunilor unor componente care pot fi usor inlocuite);

intretinerea instrumentelor de sticla: vasele si instrumentele de sticla utilizate la analiza in urme trebuie sa fie tinute separat de cele folosite in macroanaliza si este necesara intocmirea si respectarea unor proceduri speciale de spalare pentru a preveni orice posibilitate de contaminare.

Metodele de analiza trebuie sa permita identificarea analitului, stabilirea domeniului de concentratie in care acesta poate fi prezent (cu precizarea concentratiei minime si a concentratiei maxime posibile) si dozarea analitului in materialul analizat.

In general, metodele utilizate intr-un laborator pot sa provina din urmatoarele surse:

metode standard (metode de referinta) sunt rezultatul unor investigatii amanuntite, in diferite laboratoare, efectuate de un numar mare de analisti. Pentru aceste metode sunt demonstrate exactitatea si precizia, fiind de asemenea cunoscute interferentele, ca si posibilitatile de indepartare a acestora. Exista un numar mare de organizatii nationale si internationale care au elaborat astfel de metode (de exemplu, ISO, CEN, IUPAC ). Aceste metode necesita o validare redusa (a se vedea Cap. 7.2.), cu exceptia cazurilor cand se opereaza modificari in procedeul de lucru sau atunci cand se aplica la alte matrice decat cele pe care metodele au fost dezvoltate.

metode oficiale, comparabile cu metodele standard sunt metodele de analiza cantitativa al caror procedeu de lucru difera de metodele standard, dar a caror echivalenta a fost verificata utilizand metodele standard. Sunt aprobate de catre organizatii guvernamentale si, in general, sunt amplu si riguros validate inainte de a fi oficializate. Din acest grup fac parte metodele inscrise

in farmacopei de larga circulatie (Farmacopeea Europeana - FE, Farmacopeea Franceza - FF, Farmacopeea Britanica - BP, Farmacopeea Americana - USP).

metode citate in literatura de specialitate, care necesita inainte de aplicare o validare extinsa si atenta, pentru ca, uneori, autorii articolelor stiintifice nu pot fi complet nepartinitori in evaluarea utilitatii, exactitatii si preciziei propriilor determinari sau sunt in imposibilitatea realizarii unei validari complete.

metode elaborate in cadrul unui laborator (metode in-house) sunt metode utilizate doar in anumite laboratoare, pe anumite tipuri de matrice. Aceste metode pot da rezultate cantitative sau semicantitative in functie de probele determinate si in functie de procedurile de asigurare a calitatii. Pentru autorizarea lor, este necesara o validare atenta si completa, indiferent cat de simplu si convenabil pare procedeul de operare.

Analistii cunosc faptul ca una dintre cauzele majore care conduc la variatii apreciabile la aplicarea metodelor analitice in laboratoare diferite este prezentarea ambigua, insuficient de precisa, a procedeelor de operare.

Cu exceptia analizelor care se efectueaza utilizand procedeele metodelor standard sau oficiale (de exemplu, monografiile din farmacopei), personalul din laborator trebuie sa dispuna de forma scrisa, suficient de explicita, a tuturor metodelor care se folosesc in laborator. Toate metodele folosite in laborator trebuie sa fie autorizate de conducerea laboratorului. Personalul trebuie sa fie incunostiintat asupra interdictiei de folosire a metodelor neautorizate.

Calitatea si modul de utilizare a materialelor de laborator (substante, solutii de reactivi, solventi - inclusiv apa -, medii filtrante, adsorbanti cromatografici etc.) sunt hotaratoare pentru calitatea datelor analitice. Una dintre cauzele frecvente de erori este folosirea unor reactivi contaminati sau a unor solutii incorect preparate. Un obiectiv major al programului de asigurare a calitatii este prevenirea unor asemenea erori sau, cel putin, posibilitatea de a le identifica. In acest scop se recomanda:

aprovizionarea cu reactivi cu gradul de puritate necesar tipului de analiza efectuata;

aplicarea procedeelor de lucru astfel incat sa previna pe cat posibil contaminarea cu impuritati la deschiderea flaconului de reactiv;

etichetarea corecta a tuturor reactivilor: pe eticheta se inscrie sursa reactivilor, identitatea, concentratia, data expirarii, date referitoare la termenul de valabilitate, data desigilarii flaconului;

etichetarea solutiilor de reactivi preparate in laborator: se inscriu data prepararii, concentratia ingredientului activ, data expirarii (chiar si pentru solutiile cu stabilitate indelungata, nu se recomanda a fi utilizate o perioada mai mare de sase luni), semnatura operatorului care a preparat solutia;

interdictia de a readuce cantitatea de reactiv neutilizata in flaconul original, fie ca este vorba de substante, fie de solutii.

NB O atentie deosebita trebuie acordata calitatii si modului

de conservare a apei utilizate in laborator.

inscrierea tuturor datelor referitoare la reactivi si prepararea solutiilor intr-un caiet special destinat (la prepararea solutiilor de reactivi se inregistreaza data, cantitatea de reactiv cantarita, volumul de solutie obtinut, semnatura preparatorului);

inscrierea procedurilor de verificare a tuturor reactivilor, cu precizarea persoanelor responsabile si a intervalelor la care se fac verificarile;

inscrierea unor procedee de scoatere din uz si de distrugere a substantelor si reactivilor care nu se mai pot utiliza.

Dat fiind ca toate masuratorile au la baza calibrarea fata de substante standard sau materiale de referinta, acestea nu trebuie sa lipseasca din dotarea laboratorului. Se recomanda ca substantele de referinta sa fie furnizate de institutiile si organismele recunoscute in domeniu; de exemplu, Farmacopeea Europeana (FE Standards), Farmacopeea Americana (USP Standards), National Bureau of Standards (NBS) etc.

O cerinta primordiala pentru implementarea sistemului calitatii este documentarea activitatilor care au incidenta asupra calitatii. Pornind de la principiul conform caruia tot ce nu a fost documentat formal, nu a fost efectuat, asigurarea calitatii impune ca, pentru fiecare activitate, sa existe o procedura de operare standard scrisa (POS sau Standard Operating Procedure, SOP).

Procedura de operare standard se defineste ca mod specificat de executare a unei activitati. Ea descrie, fara a intra in detalii tehnice, obiectivul si modul de desfasurare a unei activitati, precum si responsabilitatile, autoritatea si relatiile dintre persoanele care coordoneaza, efectueaza, verifica sau analizeaza activitatea respectiva. Procedura cuprinde urmatoarele elemente:

scopul si domeniul de aplicare a unei activitati,

ce trebuie facut si de catre cine,

cand, unde si cum trebuie procedat,

ce materiale, echipamente si documente trebuie utilizate,

cum trebuie controlata si inregistrata activitatea.

Aceste itemuri se cunosc sub numele de regula CCUCCD (Fig. 1.8.).

Fig. 1.8. Regula CCUCCD

Acreditarea reprezinta actiunea prin care se recunoaste in scris ca un laborator sau un expert este competent sa efectueze un set specific de incercari, masurari, examinari, prin care se determina caracteristicile (performantele) unui produs, proces sau serviciu, precum si cunostintele in domeniu ale unor persoane.

Acreditarea demonstreaza competenta unui laborator de analiza si ofera increderea in rezultatele furnizate de laborator. Organismele internationale accepta date numai de la laboratoarele acreditate.

Acreditarea este importanta, dar nu obligatorie. Increderea in rezultatele prezentate de laborator poate fi marita si prin alte mijloace, cum sunt implementarea unui sistem de calitate si

studiile interlaboratoare.

1.7. Intrebari

Definiti obiectul chimiei analitice.

2 Explicati intelesul termenilor: semnal de intrare, semnal de iesire, semnal analitic, traductor, sursa de semnal, zgomot.

3 Care sunt etapele analizei chimice?

4 Cum se realizeaza prelevarea si pregatirea probei? Aratati importanta acestei etape in mersul analizei.

5 Comentati factorii care influenteaza procesul de dizolvare. Dizolvarea substantelor ionofore. Dizolvarea substantelor ionogene.

6 Care dintre urmatoarele substante sunt electroliti potentiali: KCN, HgI , (NH S, HCOOH, Na CO , H S?

7 Definiti dezagregarea. Cand se recurge la dezagregare in mersul analizei? Enumerati si caracterizati principalele tipuri de dezagregare intalnite in analiza.

8 Explicati ce este interferenta chimica si precizati principalele procedee de indepartare a efectului de matrice.

9 Care sunt tipurile de metode utilizate in analiza in functie de cantitatea de proba luata in lucru si de cantitatea de analit care se poate determina?

10 Evidentiati diferentele dintre metodele chimice, fizice si fizico-chimice de analiza.

11 Care sunt cele mai importante metode instrumentale utilizate in analiza farmaceutica?

12 Cum se clasifica metodele chimice de analiza cantitativa? Definiti si exemplificati fiecare dintre aceste metode.

13 Aratati care este deosebirea dintre metodele absolute si metodele relative. Definiti functia de etalonare.

14 Care sunt cele mai importante caracteristici pe baza carora se face alegerea metodelor analitice?

15 Ce reprezinta asigurarea calitatii si controlul calitatii?

16 Este posibil sa se efectueze controlul calitatii fara implementarea unui program de asigurare a calitatii? Argumentati.