Správná laboratorní praxe v chemické laboratoři I Ing. Branislav Vrana, PhD. vrana@recetox.muni.cz 00-x Doporučená literatura QUACHA TRAINING COURSE BOOK QUALITY ASSURANCE I OR CHEMICAL ANALYSIS Prepared by Ozub Eth PRK HARD [LCC) m conjunction irith ilííHberi of project PL 0tJ-í^ Otj Czech imv.si_4Ttq_y Ev IvanKORIDA National GLPMoiLitaiin? Autborirv,Frnsai* http://www.swift-wfdxom/Local/sw Analýza a účel analýzy určení kompozice materiálů, tj. identifikaci jeho složek a zjištěni kolik které složky je přítomno někdy též v jaké formě je přítomna. Učel analýzy - příklady • Vytvoření číselné databanky za účelem zjišťování trendů • Přijetí/odmítnutí chemikálie/výrobku před použitím ve výrobním postupu. • Posouzení hodnoty dodávky zboží před zaplacením. • Soudní žaloba na podnik, který prodal výrobek neodpovídající udané specifikaci • Trestní obvinění osoby, u níž byly nalezeny drogy UVOD DO PROKAZOVÁNÍ KVALITY vymezení důležitých pojmů Kvalita - Dříve používaný pojem „jakost" byl v roce 2005 nahrazen pojmem „kvalita" a v roce 2008 implementován do norem ISO • Kvalita je vhodnost pro daný účel ^^^H • Kvalita splňuje nebo dokonce přeplňuje zákazníkovo očekávání. • Kvalita je nepřímo úměrná variabilitě výrobku nebo služby. • Kvalita je žádoucí/charakteristická vlastnost nebo rysy výrobku/služby, které výrobek nebo služba má mít SYSTÉMY KVALITY, ŘÍZENÍ KVALITY A PROKAZOVÁNÍ KVALITY (ČSN EN ISO 9000:2001 Systémy managementu jakosti) Řízení kvality - Quality control část managementu kvality zaměřená na plnění požadavků na kvalitu plánované činnosti s cílem ověřovat kvalitu měření (operativní) Prokazování kvality - Quality assurance část managementu kvality zaměřená na poskytování důvěry,že požadavky na jakost budou splněny Interní zabezpečení jakosti poskytuje důvěru vedení externí prokazování jakosti poskytuje důvěru zákazníkovi že se jedná o plánované činnosti navržené tak, aby bylo zjevné, že se řádně používají nástroje řízení jakosti. Soubor opatření, které laboratoř musí podniknout, aby zajistila, že je vždy schopna poskytnout data s vysokou kvalitou. Systém kvality Organizační struktura, postupy, procesy a zdroje potřebné k zavedení managementu kvality Zákaznici Etiiii1.cn; si> ZikíizTiJei i:l iiiil-ZEunKrĽsu- ľHTlJP StTBP>") Kvalita měření • reprodukovatelnost měření - porovnatelnost měření provedených různými laboratořemi • návaznost měření k primárnímu etalonu Použití referenčních materiálů návazných na základní SI jednotku (kg, mol...) "Návaznost = vlastnost výsledku měření nebo hodnoty etalonu, kterou může být určen vztah k uvedeným referencím, zpravidla národním nebo mezinárodním etalonům, nepřerušeným řetězcem porovnávání, jejichž nejistoty jsou uvedeny" Úrovně prokazování kvality (QA) • validace a standadisace metod • IQC (vnitřní řízení kvality) - použití referenčních materiálů, regulačních diagramů • účast na medzilaboratorních porovnávacích zkouškách • akreditace Příručky a standardy pro prokazování kvality (QA) Table 1. Overview of European and international regulatory bodies and th^ir guidelines a nd standards on different aspects of AO A Body Full name Guidance on References Eu rachem CITAC EA A locus tor Analytical Chemistry in Europe Cooperation ot International Traceaoility in Analytical Chemistry European Cooperation for Accreditation * Method validation * Proficiency testing • Qualify Assurance • Acc red hat inn [2,4,11,12] CEN European Committee tor Normalization * Standardization 113] lUPAC ISO AOAC International International Union of Pure and Applied Chemistry International Standardization Organisation Association of Official Analytical Chemists * Method validation * Standardization * internal qualify control * Proficiency testing * Accreditation 11,5,14-23] FDA US P ICH United States Food and Drug Administration United States Pharmacopeia 1 niernational Conference on 1 larmonization * Method validation [7,24-26] FAO/WHO: CodexAZCMAS Food and Agricultural Organ ization/Wor Id Flea Ith Organisation: Codex Committee on Methods of Analysis and Sampling * Method validation 127-31] ILAC Internalional Laboratory Accreditation Cooperation • Proficiency testing * Accreditation [32-34] Trends in Analytical Chemistry, Vol. 23, No. 8, 2004, 535-552 Postupy prokazování kvality (QA) při odběru vzorků a při nakládání se vzorky -význam odběru vzorků - identifikace různých typů vzorků - význam vzorkovacích plánů -zákonné požadavky ^^^B -význam správné manipulace a skladování vzorků. -techniky odběru Postupy prokazování kvality (QA) při odběru vzorků a při nakládání se vzorky Vzorkování = proces, jímž se nějakým způsobem vybírá podíl materiálu tak, aby representoval nebo poskytl informace o větším souboru materiálu Musí být specifikováno, co se má zkoušet - důvod analýzy Analytický výsledek může záviset na postupu použitém k analýze, avšak vždy závisí na typu použitého plánu vzorkování - Chyba se nedá vyhodnocovat ani ovlivňovat pomocí referenčních materiálů - Existují směrnice nebo mezinárodní normy malá chyba při odběru => vážná chyba ve výsledku měření Vzorkovací a analytické operace SAMPLING OPERATIONS DULKÜtODS PACKAGED GOODS CONSIGNMENT LOT/BATCH INCREMENTS PRIMARYiGROSS SAMPLE COMF05rTB' AGGREGATE SAMPLE S LIB SAMPLES SECONDARY SAMPLE LABORATORY SAMPLE TE5T SAMPLE GRINDING REDUCTIOH ANALYTICAL OPERATIOÍNS (HO SAMPLING ERRORS; TEST PORTK'N TOST SOLUTION TREATED SOLUTION ALIQUOT ICHMĽ AI GPDIAnOKS| |C HľMICAL OPEfiATIoysl MEASUREMENT Figure 3.1 Schematic oí sampliag and inalyical operaiDiií. Nate: che tower ::A:: of Nie saittpUrg operations continues with the upper iLA" of the anälyticil op«iticais [1] Reproducer! tp-- pernissicn rjf iie Intemariana] Union of Pure and ipplied Chemislryv rrzun Hof^'jlz. VT^FureAppl Chem., 62. ll?3-lľOS il990.. Normy pro odběr vzorků Příklad: Odběr vzorků vod ODBĚRY VZORKŮ- sknpiaa X Zkouška. SOP Složka ].V Od.be: vzniků piniýcb vod SOF IV (ČSN EN ISO 5667-1. ČSN EN ISO 5667-3, ČSN EX ISO .9453, CSX ISO 5667-5) MPOV 2.V Odbé: vzorků podzEioiLLcb vod SOF2V (ČSN EN ISO 5667-1, ČSN EX ISO 5667-3, ČSN EX ISO 1945S. ČSX ISO 566J-11) MPOV 3.V Odběr vzorku paiTchovTrb. vod z i to dni cl uidrzi SOP3V (ČSX EN ISO 5667-1, ČSN EX ISO 5667-3, ČSN EX ISO 19455, ČSX ISO 5667-4) MPOV 4.V Odbé: vzorků pavrcbDvýzii vod z její a pctolu SOF4V (ČSX EN ISO 5667-1, ČSN EX ISO 5667-3, ČSN EX ISO 1945S, ČSX ISO 5667-6) MPOV S.V Octíc ■■■:or*iL &dc idriizti vcc SOF5V (ČSX EN ISO 5667-1. ČSN EX ISO 5667-3, ČSN EX ISO .945fí, ČSN ISO 5667-10) MPOV OčJbír -\-ioTjit dr.d-vzh Eeciraenrli SOF6V (ČSX EN ISO 5667-1, ČSN EX ISO 5667-5, ČSN ISO 5667-121 MPOV 7.V Odbé: vzorku kalu z ciLtiren odpadnich vxsd SOF7V (ČSX EN ISO 5667-1, ČSX EX ISO 5667-3, ČSN ISO 5667-13) MPOV 5.V Yiaikaví.ni odpadt SOF9V (ČSX EN ISO 5667-1, ČSN EX ISO 5667-3, Mctodiclcý pokyn MŽF (2008) MPOV i: .v Odbéc vuorkti bp.:ěncvfcVi "ad SOPIUVXČSN EN" 150 5667-1, ČSN EK ISO Sfifi7-3, ČSN Efí 150 1P4SE. VjSliikač. USÍIOMSb.) MPOV TYPY VZORKŮ Fyzikální stav: - plynný - kapalný - tuhý Homogenní a heterogenní materiál Vzorkovací plán: - reprezentativní - selektivní - náhodný - směsný vzorek Reprezentativní vzorek vzorek přenáší z původního vzorku materiál sledované vlastnosti - musíme znát postup, který bude pro analýzu použit - stav původního zkoumaného materiálu • homogenní • heterogenní • statický (zádržný) systém • dynamické podmínky rwtech.com Dynamický systém: kontaminant v řece Contaminant Time Selektivní vzorek vzorkovací plán, který odděluje • materiály s určitou charakteristikou anebo • vybírá pouze materiál s jinou požadovanou charakteristikou - • řízené nebo zaměřené vzorkování Náhodný výběr Vzorek odebraný náhodným procesem, aby se zabránilo pochybnostem o vychýlení při výběru anebo abychom vytvořili podmínky pro statistickou interpretaci naměřených dat - Jednoduchý náhodný výběr - každý vzorek má stejnou pravděpodobnost, že bude vybrán - Náhodný výběr po vrstvách - materiál se rozdělí na vrstvy a z každé vrstvy se odebere prostý vzorek. - Systematické vzorkování - první vzorek se zvolí náhodně a následující vzorky se odebírají podle předem stanoveného plánu, tj. každý pátý, desátý, nebo s jinou vhodnou četností. Směsný (kompozitní) vzorek způsob, jak snižovat náklady analýzy velkého počtu složek Zastoupení složek ve směsném vzorku může být na základě - objemu ^ - času ^^^^^s - průtoku Složky směsného vzorku se odebírají v poměru k množství materiálu, který reprezentují. Směsný (kompozitní) vzorek Automatické zařízení na odběr vzorků vody STRATEGIE VZORKOVÁNÍ Vzorkovací plán = všechny aspekty procesu vzorkování - počet ~ - místo - velikost podílu - instrukce k přípravě laboratorního vzorku - frekvence opakovaného odběru Vzorkovací schéma Vzorkovací program Zákonné a právní požadavky Vzorkovací schemata Pravděpodobnostní výběr - když je zapotřebí reprezentativní vzorek Nepravděpodobnostní výběr - když nelze odebrat reprezentativní vzorek. Je to metoda vhodná pro selektivní vzorky Hromadný odběr (bulk sampling) - Tento typ vzorkování zahrnuje odběr vzorku z materiálu, který se neskládá z diskrétních, identifikovatelných nebo stejných jednotek (plyn, kapalina...) Přejímací plány - Přejímka zahrnuje použití předem stanoveného plánu. Rozhoduje, zda šarže zboží vyhovuje stanoveným kritériím přejímky - Přejímka může být • srovnáváním (podle atributů) • měřením (podle proměnných) ----PARAMETRY VZORKOVANÍ Počet a velikost vzorků Požadovaná přiměřenost vzorků k analýze - Plány odběru vzorků by měly určit počet; velikost primárních vzorků, - Měla by rovněž popsat, jak má být získán laboratorní vzorek. -je zapotřebí rozhodnout, jak tím bude ovlivněna validita analýzy. PARAMETRY VZORKOVÁNÍ odebrání reprezentativního vzorku z heterogenního celku test míry homogenity postup musí být validován pro odebrané množsví vzorku analytický problém - Správně zavedeny analytický postup -Dostup se musí kontrolovat kontrolními vzorky sociální/ekonomický problém, který je třeba řešit Počet primárních vzorků • empirická pravidla • primární vzorky se obyčejně smíchají na hromadný vzorek, který, pokud je pro analýzu příliš objemný, se redukuje na reprezentativní dílčí vzorek Pocty ptiímímicU í-zo/ku, odebiffiTiýc/i z koiizet"owiiýc!i fýrubkii P o čeř plechovek, bálem nebo obalu v dávce Nejmeiiíi t ocet priímiriiícli vzorku 1-25 1 26-100 ;■ 1 n. iUJ — ^UU "i 250 1U-15 Dílčí vzorky podíl, oddělený ze vzorku a připravený tak, aby obsahoval s nějakou spolehlivostí stejnou koncentraci analytu, jaká je přítomna v původním vzorku chyba dílčího vzorkování se zvyšuje s klesající koncentrací sledovaných prvků Celkový vzorek Konstanta vzorkování Ks v X hmotnost dílčího vzorku, pro kterou je lOOs relativní chyba dílčího ^ — vzorkování 1 % (hladina spolehlivosti 68 %) při jednotlivém stanovení Dílčí vzorky • granulované tuhé látky - o ptimální množství lze vyjádřit jako počet částic nezávisle na velikosti částic. Približná hmotnost částice Zkoušenv podíl _M_M 10 10 1 9 0,1 0:1 Postupy odběru dílčích vzorků Tuhé materiály • jemné mletí - potenciální kontaminace • Kde mletí není možné - kvartování (coning and quartering); riffling Postupy odběru dílčích vzorků Kapalné vzorky • homogenizace suspenze třepáním • filtrace může mít významný vliv na výsledek analýzy!!! Stabilita vzorku Doba uchovávání - maximální interval, který smí uplynout od odběru vzorků do jejich měření dříve, než dojde k významným změnám vzorku výběrová směrodatná odchylka c/je diference mezi n duplikáty Nejdelší doba uchovávání odpovídá bodu, který odpovídá průsečíku přímky a počáteční hodnoty snížené o 3s. MANIPULACE SE VZORKEM Po převzetí vzorku je třeba jej označit jednoznačnou identifikací, číslem nebo kódem zaznamenat všechny podrobnosti o vzorku, které zahrnují i podmínky skladování. Pokud si vzorek předávají dvě osoby, musí to být plně dokumentováno. Zaznamenat se musí i podrobnosti o vzorkovnici a jejích uzávěrech, neboť mohou být nevhodné a ovlivnit výsledek analýzy. Zdroje chyb při odběru vzorků • znečištění - materiály odběrových zařízení a vzorkovnic, vzorky navzájem, konzervačními činidly, nevhodným skladovaním a dopravou • nestabilita vzorku - nesprávnou volbou typu odběrových zařízení a vzorkovníc, podmínkami přepravy a skladování vzorků) • nesprávna konzervace materiály vzorkovnic a typ konzervačního činidla • nesprávny odber vzoriek odchylka od postupu nebo nesprávna technika odběru • doprava a manipulace se vzorky Nedostatečná nebo absentující komunikace s analytickou laboratoří Vzorkovnice Nesmí způsobovat - znečištění vzorku - adsorpci na povrchu, pohlcování nebo těkání stanovovaných zložek - uvolňování různých látek do vzorku - speciální vzorkovnice na určité druhy stanovení "slepá" vzorka na ověření zprávnosti výběru a spůsobu čištění vzorkovníc SKLADOVÁNÍ VZORKU vlastnosti analytu - těkavost - tepelná stabilita - chemická reaktivita Vzorky se musí skladovat tak, aby nepředstavovaly riziko pro personál Nesmí nastat nebezpečí kontaminace nebo vzájemné kontaminace - žádný materiál se nesmí dostat do vzorkovnice nebo ji opustit. je třeba vyvarovat se extrémů prostředí, v němž je uložen chránit vzorek před světlem, zvýšenou teplotou nebo vlhkostí skladovat na místě fyzicky odděleném od analytických kalibračních standardů a dalších materiálů, které mohou obsahovat vysokou koncentraci analytu Podmínky skladování analytických vzorků Podmínky skladování Vhodné typy vzorků >"evbodiié typy vzorků hluboké zmraženi vzorky -v vy^c-kcn aktivitou vzorky, které bekem táni kapalni C-1E DC) enzymů, napr. játra většina typů vzorků vodné vzorky mene sta3é aiialyty chladnička zeoiury. minerály čerstvé ovoce a zelenina vodné vzorky vzorky s pravděpodobnou enzymatickou aktivitou pokojová teplota (temno) tuhé pracky a granule niinerály stabilní analyíy čerstvá potraviny essikátcr tygr-osto-pické vzorky vzoiky, kteiě jiou hygia&kopictťjsí než iušidlo Fyzikální a chemické způsoby konzervování vzorků Způsob konzervová ni Příklady použiti KiiricLi.i Jilediska lyofUizace ozaLein auliasidanty antike a^ulanty chléb, pečivo apod. vodné vzorky vodné vzoiky biologické vzorty kapaJiny a roztoky klinické vzorky a vzorky krve uevhodnépro těkavé analyty ^rabihtu aaatyru;e třeba zjiil.it ^abilríu analytuje tieba zjistit ověřil specifické vlivy iuterferenoi ověřit specifické vlivy iuterferenoi au toklá vovam steulizace telnicli tekutin itabiliiu aaalytuje fřeba zuslit PŘEDBĚŽNÁ ÚPRAVA VZORKU příprava vhodného a reprezentativního zkoušeného podílu z původního přijatého vzorku. - předběžné úpravy vzorku - míchání, - Mletí - Drcení - Krájení - Filtrace - Odvržení jeho části a ponechání dílčího vzorku vhodné velikosti Získání reprezentativního podílu ze vzorku je nejvíce neurčitý stupeň většiny analýz možnost kontaminace. Téměř všechny techniky přípravy vzorků vyžadují tak těsný fyzický kontakt mezi vzorkem a laboratorním zařízením (a analytikem) - nebezpečí zavedení cizorodých látek do vzorku. možnost ztrát analytu přípravné postupy by se měly projednat se zákazníkem a měl by se získat jeho souhlas v průběhu zadávání práce, ještě před odběrem vzorků. Řízení kvality při odběru vzorků a při nakládání se vzorky Příklad: ČSN ISO 5667-14 „Kvalita vod - Odběr vzorků - Část 14: Pokyny pro zabezpečování kvality odběru vzorků vod a manipulace s nimi." • systém slepých vzorků • systém dvou analytických objemů vzorku, ktoré se analyzují • terénní vzorky na slepý pokus - tzv. „trip blanks" • odběr opakovaných vzorků • obohacené vzorky deionizované vody • obohacené environmentálni vzorky Systém obohatených vzoriek Systém opakovaných vzoriek pre stopovú organickú analýzu najčastejšie pri stanovení: > prchavých organických látok, > PCB+OCP > PAU Tieto látky sú menej stále vo vodnom prostredí v stopových množstvách, vzorky sa môžu stať nereprezentatívnymi Hodnotenie: 1. kontaminácie vzorkovníc 2. chýb pri procesoch odberu 3. nestability vzorky Obohatená deionizovaná voda Prídavok presne známeho množstva ŠTD m mmm W r a Vacsi objem deionizovanej vody obohatiť prídavkom vhodného štandardného roztoku presne známa koncentrácia presný známy objem ostáva v lab., tma, T 4/ ANALÝZA Obohatenú vzorku rozdeliť zobrať do terénu, tma, T 4, na 2 časti, do vzorkovníc b Preliaťdo vzorkovnice Ostáva v pôvodnej vzorkovnici Obohatiť prídavkom ŠTD Ostáva v pôvodnej vzorkovnici Preliaťdo vzorkovnice Obohatená deionizovaná voda Všetky vzorky vrátiť do laboratória ANALÝZA vyhodnotenie > A vs b1 - chyby spracovania vzorky, doprava > A vs b3jj - nestabilita, kontaminácia, doprava > A vs b3i - spracovanie vzorky, doprava, nestabilita, kontaminácia > b1 vs b2 - kontaminácia vzorkovníc, spracovanie vzorky > b2 vs b3jj - nestabilita, kontaminácia > b3j vs b3jj - kontaminácia vzorkovníc Obohatená environmentálna vzorka Väčší objem PITNEJ alebo POVRCHOVEJ vody obohatiť prídavkom vhodného štandardného roztoku presne známa koncentrácia ■ presný známy objem Pridávanie štandardu na mieste odberu! - málo praktické Reálnu vzorku obohatiť v laboratóriu ostáva v lab., tma, T 4/ ANALÝZA Obohatenú vzorku rozdeliť na 2 časti, do vzorkovníc zobrať do terénu, tma, T ^ Ostáva v pôvodnej vzorkovnici Preliaťdo vzorkovnice Obohatená environmentálna vzorka Všetky vzorky vrátiť do laboratória ANALÝZA vyhodnotenie > A vs b1 - chyby spracovania vzorky, doprava > A vs b2 - doprava > vs b2 - kontaminácia vzorkovníc, spracovanie vzorky, nestabilita Všetko zopakovať 6x Kontrolné vzorky majú tvoriť 2% analytických vzoriek Opakovaná vzorka riadenie kvality napr. pre CHLOROFORM (VÚVH) > Odberové miesto - priesakový kanál Rajka Všetky vzorky do laboratória ANALÝZA vyhodnotenie > rozdiel Ax a A2 - celkový rozptyl (odber vzorky, vzorkovnica, skladovanie, analýza > rozdiel medzi B1 a B2 (vyjadrené ako priemer bn & b12 a b21 & b22) - odhad analytického + odberového rozptylu Osnova • porozumět principům GLP a nutnosti jejich dodržování pro zajištění kvality výsledků • pracovat s příslušnými normami • diskutovat organizace laboratoře a podmínky práce, akreditace zkušebních laboratoří a zkoušení jejich způsobilosti • objasnit validaci zařízení, analytického systému a analytických metod • vysvětlit provozní charakteristiky metod a hodnocením výsledků analýz • realizovat správně odběry vzorků včetně základních technik odběru z homogenních a nehomogenních objektů • navrhovat a vyhodnocovat vzorkovací plán • zpracovávat experimentální data • chápat a vysvětlit potřebu GLP v praxi