Certyfikowane materiały odniesienia

Odniesienie do standardu zielonej herbaty

Certyfikowane materiały odniesienia ( CRM ) to „kontrole” lub normy stosowane do sprawdzania jakości i identyfikowalności metrologicznej produktów, do walidacji analitycznych metod pomiarowych lub do kalibracji przyrządów. Certyfikowany materiał odniesienia jest szczególną formą wzorca pomiarowego .

Materiały odniesienia są szczególnie ważne w chemii analitycznej i analizie klinicznej. Ponieważ większość oprzyrządowania analitycznego ma charakter porównawczy, do dokładnej kalibracji wymaga próbki o znanym składzie (materiału odniesienia). Te materiały odniesienia są wytwarzane zgodnie z rygorystycznymi procedurami produkcyjnymi i różnią się od odczynników laboratoryjnych certyfikacją i identyfikowalnością dostarczonych danych.

Systemy zarządzania jakością obejmujące akredytację laboratoriów zgodnie z krajowymi i międzynarodowymi normami akredytacji/certyfikacji , takimi jak ISO/IEC 17025, wymagają identyfikowalności metrologicznej z certyfikowanymi materiałami odniesienia (tam, gdzie jest to możliwe) podczas stosowania materiałów odniesienia do kalibracji .

Chociaż certyfikowane materiały odniesienia są preferowane tam, gdzie są dostępne, ich dostępność jest ograniczona. Materiały odniesienia, które nie spełniają wszystkich kryteriów certyfikowanych materiałów odniesienia, są szerzej dostępne: zasadniczą różnicą jest dodatkowy dowód spójności metrologicznej i określenie niepewności pomiaru umieszczone na certyfikacie dla certyfikowanych materiałów odniesienia.

Terminologia

Definicje ISO REMCO

ISO REMCO, komitet ISO odpowiedzialny za wytyczne dotyczące materiałów odniesienia w ramach ISO, definiuje następujące klasy materiałów odniesienia:

odniesienia Materiał: , wystarczająco jednorodny i stabilny w odniesieniu do jednej lub więcej określonych właściwości, który został uznany za odpowiedni do zamierzonego zastosowania w procesie pomiarowym.
Certyfikowany materiał odniesienia Materiał: odniesienia charakteryzujący się procedurą metrologicznie ważną dla jednej lub więcej określonych właściwości, któremu towarzyszy certyfikat określający wartość określonej właściwości, związaną z nią niepewność oraz oświadczenie o spójności metrologicznej.

Terminologia alternatywna

Inne organy mogą inaczej definiować klasy materiałów odniesienia. Wytyczne WHO dotyczące biologicznych materiałów odniesienia określają warunki:

Wzorce odniesienia: materiały używane jako kalibratory w testach
Międzynarodowy standard pomiarów biologicznych: substancja biologiczna dostarczana w celu umożliwienia wyrażania wyników testów biologicznych lub procedur testów immunologicznych w ten sam sposób na całym świecie
Wtórne wzorce referencyjne: wzorce referencyjne skalibrowane i identyfikowalne z podstawowymi materiałami WHO i przeznaczone do stosowania w rutynowych testach
Odczynnik referencyjny: wzorzec referencyjny WHO, którego aktywność jest zdefiniowana przez WHO w jednostkach

W przypadku substancji chemicznych w niektórych farmakopeach stosuje się terminy WHO

Podstawowa chemiczna substancja odniesienia: chemiczna substancja odniesienia ... której wartość jest akceptowana bez konieczności porównywania z inną substancją chemiczną.
Drugorzędowa chemiczna substancja odniesienia: substancja, której właściwości są przypisane lub kalibrowane przez porównanie z podstawową chemiczną substancją odniesienia.

Narodowy Instytut Standardów i Technologii Stanów Zjednoczonych (NIST) używa nazwy handlowej Standard Reference Material (SRM) do oznaczenia certyfikowanego materiału odniesienia, który spełnia dodatkowe kryteria specyficzne dla NIST . Ponadto producenci komercyjni przestrzegający kryteriów i protokołów określonych przez NIST mogą używać znaku towarowego „materiał odniesienia identyfikowalny NIST” do oznaczania certyfikowanych materiałów odniesienia z dobrze zdefiniowanym powiązaniem identyfikowalności z istniejącymi normami NIST dotyczącymi pomiarów chemicznych.

Rodzaje materiałów odniesienia

ILAC opisuje pięć następujących rodzajów materiałów odniesienia:

Czyste substancje; zasadniczo czyste chemikalia , charakteryzujące się czystością chemiczną i/lub śladowymi zanieczyszczeniami.
Roztwory wzorcowe i mieszaniny gazów, często przygotowywane grawimetrycznie z czystych substancji.
Matrycowe materiały wzorcowe, charakteryzujące się składem określonych głównych, drugorzędnych lub śladowych składników chemicznych. Takie materiały mogą być przygotowane z matryc zawierających interesujące składniki lub przez przygotowanie mieszanin syntetycznych.
Fizykochemiczne materiały wzorcowe charakteryzujące się takimi właściwościami, jak temperatura topnienia, lepkość lub gęstość optyczna.
Obiekty referencyjne lub artefakty, charakteryzujące się właściwościami funkcjonalnymi, takimi jak smak, zapach, liczba oktanowa, temperatura zapłonu i twardość. Ten typ obejmuje również preparaty mikroskopowe charakteryzujące się właściwościami w zakresie od rodzaju włókien do preparatów mikrobiologicznych.

Produkcja

Główne etapy produkcji certyfikowanych materiałów odniesienia

Standardowe referencyjne masło orzechowe.

Przygotowanie certyfikowanych materiałów odniesienia opisano ogólnie w przewodniku ISO 17034, a bardziej szczegółowo w przewodniku ISO 35. Przygotowanie biologicznych wzorców odniesienia opisano w wytycznych WHO. Ogólne kroki wymagane w produkcji certyfikowanego materiału odniesienia zazwyczaj obejmują:

Zbieranie lub synteza materiału
Przygotowanie próbek (w tym homogenizacja, stabilizacja, butelkowanie itp.)
Badanie jednorodności
Ocena stabilności
Przypisanie wartości („charakteryzacja” w terminach ISO REMCO).

Ponadto ważna może być ocena zamienności materiału odniesienia; jest to szczególnie ważne w przypadku materiałów biologicznych.

przygotowanie próbki

Szczegółowe przygotowanie próbki zależy od rodzaju materiału. Czyste wzorce najprawdopodobniej zostaną przygotowane na drodze syntezy chemicznej i oczyszczania oraz scharakteryzowane przez oznaczenie pozostałych zanieczyszczeń. Często robią to producenci komercyjni. CRM z naturalną matrycą (często skracane do „CRM z matrycą”) zawierają analit lub anality w naturalnej próbce (na przykład ołów w tkance ryb). Są one zwykle wytwarzane przez homogenizację naturalnie występującego materiału, a następnie pomiar każdego analitu. Ze względu na trudności w produkcji i przypisywaniu wartości są one zwykle produkowane przez krajowe lub międzynarodowe instytuty metrologiczne, takie jak NIST (USA), BAM (Niemcy), KRISS (Korea) i EC JRC (Wspólne Centrum Badawcze Komisji Europejskiej).

W przypadku materiałów naturalnych homogenizacja jest często krytyczna; materiały naturalne rzadko są jednorodne w skali gramów, więc produkcja stałego materiału wzorcowego z naturalną matrycą zazwyczaj obejmuje przetwarzanie na drobny proszek lub pastę. Homogenizacja może mieć niekorzystny wpływ, na przykład na białka, dlatego producenci muszą uważać, aby nie przetworzyć materiałów. Ważna jest również stabilność certyfikowanego materiału odniesienia, dlatego można zastosować szereg strategii w celu przygotowania materiału odniesienia, który jest bardziej stabilny niż materiał naturalny, z którego jest przygotowywany. można dodawać środki stabilizujące, takie jak przeciwutleniacze lub środki przeciwdrobnoustrojowe , aby zapobiec degradacji, płyny zawierające certyfikowane stężenia metali śladowych mogą mieć pH dostosowane, aby utrzymać metale w roztworze, a kliniczne materiały odniesienia można liofilizować w celu długoterminowego przechowywania, jeśli można pomyślnie odtworzyć.

Trzy kroki w produkcji naturalnego CRM wody

źródło: naturalny strumień
Homogenizacja i filtracja
Butelkowy CRM

Badanie jednorodności

Badanie jednorodności potencjalnego materiału odniesienia zazwyczaj obejmuje powtarzane pomiary na wielu jednostkach lub podpróbkach materiału.

Testy jednorodności dla CRM są zgodne z planowanymi projektami eksperymentalnymi . Ponieważ eksperyment ma na celu przetestowanie (lub oszacowanie wielkości) zmienności wartości między różnymi jednostkami CRM, projekty są wybierane w celu umożliwienia oddzielenia zmienności wyników spowodowanej przypadkowym błędem pomiaru i zmienności spowodowanej różnicami między jednostkami CRM. Wśród najprostszych projektów zalecanych do tego celu jest prosty zrównoważony projekt zagnieżdżony (patrz schemat).

Schemat zrównoważonego projektu zagnieżdżonego dla testu jednorodności CRM. Duże butelki przedstawiają zapakowane pojedyncze jednostki CRM; małe fiolki przedstawiają podpróbki przygotowane do pomiaru.

Zazwyczaj z partii pobiera się losowo 10-30 jednostek CRM; zaleca się losowe pobieranie próbek warstwowych, tak aby wybrane jednostki były rozłożone w całej partii. Następnie z każdej jednostki CRM pobiera się i mierzy taką samą liczbę podpróbek (zwykle dwie lub trzy). Podpróbki są mierzone w przypadkowej kolejności. Inne projekty, takie jak losowe projekty bloków , również zostały wykorzystane do certyfikacji CRM. ^{[ potrzebne źródło ]}

Przetwarzanie danych do testów jednorodności zwykle obejmuje test istotności statystycznej w celu wykazania różnic między jednostkami kandydującego CRM. W przypadku powyższego prostego, zrównoważonego projektu zwykle wykorzystuje się test F następujący po ANOVA . Zaleca się również sprawdzenie trendów ze zleceniem produkcyjnym. Podejścia tego nie stosuje się w ISO Guide 35:2017; nacisk kładzie się raczej na podjęcie decyzji, czy odchylenie standardowe między jednostkami jest wystarczająco małe dla zamierzonego zastosowania końcowego. Jeśli jednak stosowane są testy statystyczne, eksperyment jednorodności powinien być w stanie wykryć istotną niejednorodność, a ISO Guide 35:2017 wymaga z kolei wystarczającego połączenia precyzji procedury pomiarowej, liczby jednostek RM i liczby powtórzeń na jednostkę. Obliczenia mocy statystycznej mogą pomóc w zapewnieniu wystarczająco skutecznego testu.

W skrajnych przypadkach, takich jak mikroanaliza, materiały muszą być sprawdzane pod kątem jednorodności w skali submikronowej; może to wymagać znacznie większej liczby obserwacji i dostosowań do analizy statystycznej.

Ocena stabilności

Ocena stabilności i strategie testowania

Stabilność jest jedną z podstawowych właściwości CRM (zob. definicje powyżej), dlatego ocena stabilności jest wymagana w przypadku certyfikowanych materiałów odniesienia. Oczekuje się, że zostanie oceniona stabilność podczas długotrwałego przechowywania, a także w warunkach transportu. „Ocena” nie jest równoznaczna z „testowaniem”; niektóre materiały - na przykład wiele minerałów i stopów metali - mogą być tak stabilne, że testy eksperymentalne nie są uważane za konieczne. Inne materiały odniesienia są zwykle poddawane eksperymentalnym testom stabilności w pewnym momencie przed wprowadzeniem ich do sprzedaży. Jeżeli materiały odniesienia są certyfikowane dla więcej niż jednej właściwości, oczekuje się wykazania stabilności dla każdej certyfikowanej właściwości.

Istnieją dwie ważne strategie testowania stabilności CRM; proste badania w czasie rzeczywistym i przyspieszone testy. Badania w czasie rzeczywistym po prostu utrzymują jednostki materiału w planowanej temperaturze przechowywania przez odpowiedni okres czasu i obserwują materiał w odstępach czasu. Przyspieszone badania wykorzystują szereg bardziej rygorystycznych warunków, najczęściej podwyższoną temperaturę, w celu sprawdzenia, czy materiał może być stabilny w dłuższych skalach czasowych.

Badania stabilności w czasie rzeczywistym

Badania stabilności w czasie rzeczywistym po prostu utrzymują zestaw jednostek RM w proponowanej temperaturze przechowywania i testują część z nich w regularnych odstępach czasu. Wyniki są zwykle oceniane za pomocą kontroli i regresji liniowej w celu określenia, czy nastąpiła znacząca zmiana mierzonej wartości w czasie.

Przyspieszone badania stabilności

Przyspieszone badania są stosowane co najmniej od połowy lat pięćdziesiątych, przynajmniej w przypadku biologicznych materiałów odniesienia. CRM są zwykle monitorowane w zakresie temperatur, a wyniki są wykorzystywane do przewidywania tempa zmian w proponowanej, zwykle niskiej, temperaturze przechowywania. Często prognoza wykorzystuje dobrze znany model degradacji, taki jak model Arrheniusa . Przewaga nad badaniami w czasie rzeczywistym polega na tym, że wyniki są dostępne wcześniej i można obronić prognozy stabilności w znacznie dłuższym okresie niż badanie stabilności. W przypadku niektórych zastosowań przyspieszone badania zostały opisane jako jedyne praktyczne podejście:

W przypadku braku metody referencyjnej lub standardu wyższego rzędu ... przyspieszone badania w warunkach naprężeń stanowią jedyne podejście do oceny stateczności

— Światowa Organizacja Zdrowia

Główną wadą przyspieszonych badań jest to, że materiały odniesienia, jak każdy inny materiał, mogą z czasem ulegać degradacji z nieoczekiwanych przyczyn lub mogą ulegać degradacji w wyniku różnych modeli kinetycznych ; prognozy mogą wtedy stać się niewiarygodne.

Badania izochroniczne

W większości badań stabilności, w czasie rzeczywistym lub przyspieszonych, kilka jednostek materiału odniesienia jest testowanych w odstępach czasu. Jeśli system pomiarowy używany do testowania materiałów nie jest idealnie stabilny, może to generować nieprecyzyjne dane lub może być mylone z niestabilnością materiału. Aby przezwyciężyć te trudności, często możliwe jest przenoszenie jednostek RM w odstępach czasowych do pewnej temperatury odniesienia, w której pozostają stabilne, a następnie testowanie wszystkich skumulowanych jednostek - które przeszły różne czasy ekspozycji - w tym samym czasie. Nazywa się to badaniem izochronicznym. Ta strategia ma tę zaletę, że poprawia precyzję danych wykorzystywanych do oceny stabilności kosztem opóźnienia wyników do końca okresu badania stabilności.

Zobacz też

Notatki

Linki zewnętrzne