Un metodo di cromatografia a gas pirolisi a due fasi con rilevamento spettrometrico di massa per l'identificazione di ingredienti di inchiostro del tatuaggio e prodotti contraffatti
22 maggio 2019
Questo metodo per la pirolisi in due fasi online accoppiato alla gascromatografia con rilevamento spettrometrico di massa e protocollo di valutazione dei dati può essere utilizzato per l'analisi multicomponente degli inchiostri per tatuaggi e la discriminazione dei prodotti contraffatti.
Gli inchiostri per tatuaggi e altri inchiostri sono miscele complesse di ingredienti. Il nostro metodo fornisce un modo semplice e veloce per analizzare più componenti contemporaneamente. La pirolisi e quindi accoppiata alla gascromatografia con rilevamento spettrometrico di massa consente l'analisi di composti non volatili e volatili in due cicli consecutivi.
Oltre alla pura analisi degli ingredienti dell'inchiostro, questo metodo può essere utilizzato anche per differenziare prodotti originali e contraffatti. In generale, questo metodo può essere utilizzato per tutti i tipi di campioni liquidi. L'approccio di valutazione dei dati può essere utilizzato anche per qualsiasi altro tipo di dati di pirolisi.
Come per la maggior parte delle tecniche analitiche, l'interpretazione dei dati dei pirogrammi è il tallone d'Achille di questo metodo. Pertanto forniamo librerie di pirogrammi e spettri a analisi singola per facilitare l'interpretazione dei dati. Per prima cosa tenere un tubo di pirolisi in vetro cavo di 25 millimetri con pinzette specializzate e inserire la quantità necessaria di lana di quarzo nel tubo con pinzette appuntite.
Inserire due bastoncini d'acciaio su ciascun lato del tubo di pirolisi e comprimere la lana in un tappo spesso da uno a due millimetri. Il tappo deve essere posizionato al terzo inferiore del tubo di pirolisi per ottenere un riscaldamento adeguato durante il processo di pirolisi. Accendere un bruciatore a gas e cuocere il tubo di pirolisi e riempire per due o tre secondi da ciascun lato per rimuovere i contaminanti.
Successivamente, agitare manualmente le bottiglie di inchiostro per tatuaggi vigorosamente per un minuto per garantire l'omogeneità. Immergere una punta microcapillare a due microliter nell'inchiostro e aspirare circa un microlitro di inchiostro riempiendo metà del capillare. Inserire il capillare nel tubo di pirolisi e macchiare il tappo di lana di quarzo con l'inchiostro.
Una colorazione chiara del colore deve essere visibile senza aggiungere troppo inchiostro al campione. Utilizzando le pinzette specializzate, collegare il tubo di pirolisi preparato a un adattatore di trasporto in acciaio per l'unità di iniezione automatizzata e verificare che il tubo di pirolisi sia perfettamente verticale e non cada durante lo scuotimento. Posizionare l'adattatore di trasporto nel vassoio dell'unità di iniezione automatizzata nella posizione desiderata per l'analisi GCMS di pirolisi.
Per la valutazione dei dati dei composti volatili, avviare il software di ricerca della libreria MS di analisi GCMS e aprire il cromatogramma dell'esecuzione del desorbimento. Selezionare le librerie commerciali facendo clic su Spectrum" e selezionare Libreria. Quindi caricare la libreria di interesse.
Selezionare Parametri di integrazione ed eseguire una ricerca libreria facendo clic su Spectrum" e Library Search Report. Per la valutazione dei dati della pirolisi, aprire il cromatogramma della pirolisi. Contrassegnare l'intero cromatogramma nel software di valutazione GCMS.
Con il pulsante destro del mouse, premere verso il basso per ottenere uno spettro di massa medio, o AMS. Per stabilire una libreria autoprofesa, fare clic su Spectrum" e Edit Library. Selezionare la raccolta di interessi, seguita da Aggiungi nuova voce, e compilare tutte le informazioni di interesse.
Generare un AMS del pirogramma a inchiostro studiato e utilizzare la ricerca libreria per il confronto con la libreria AMS autoprodotti. Escludere le masse dalla smarrita di colonna o da altri rumori di colonna. Per identificare composti non volatili con un software specializzato di valutazione dei pirogrammi, costruisci una cartella con tutte le voci di pirogramma che dovrebbero servire come libreria, come una libreria di pirogrammi di pigmenti per l'identificazione dei pigmenti o pirogrammi di un inchiostro originale, per confrontarla con prodotti contraffatti putativi.
Caricare il pirogramma sconosciuto nella ricerca della libreria di schede facendo clic su Sfoglia. Quindi, carica la cartella della libreria e seleziona solo la corrispondenza MS"e la corrispondenza RT"nelle opzioni di ricerca, poiché l'abbondanza complessiva varierà rispetto al pirogramma dei pigmenti di riferimento. Clicca su Avanzate"nelle opzioni di ricerca.
Selezionare una larghezza di interesse della finestra RT, una soglia di area dello 0,1% e consentire più corrispondenza. Nelle opzioni Specifiche massa (Mass Spec), selezionate il parametro utilizza solo picchi con spettri MS specificati e utilizzate una soglia di adattamento di 850. Caricare il file pigment_search_spectra.
spf, o clicca su Aggiungi"per salvare gli spettri MS specificati da ogni pirogramma di pigmenti o polimeri di riferimento dalla libreria nelle opzioni di ricerca avanzate. Premere OK" per tornare alla finestra principale. Quindi clicca su Cerca"per iniziare il confronto.
Se necessario, passare alla scheda corrispondenza cromatogramma e selezionare un composto nella scheda corrispondenza cromatogramma. Fare clic con il pulsante destro del mouse e selezionare Spettro di ricerca nel NIST"per inoltrare gli spettri al software della libreria MS e identificare il composto. Per la valutazione manuale dei dati per composti non volatili, avviare il software di ricerca della libreria MS di analisi GCMS e aprire il cromatogramma della pirolisi.
Seleziona librerie commerciali e pirolisi cliccando su Spectrum"e Seleziona libreria. Caricare tutte le librerie di interesse. Integrare il pirogramma nel software di valutazione GCMS e considerare tutti i picchi con un'area non inferiore allo 0,2% dell'area totale.
Quindi, avvia la ricerca nella libreria facendo clic su Spectrum" e Library Search Report. Confrontare manualmente tutte le corrispondenze della libreria con specifici prodotti di decomposizione di pigmenti e polimeri nel protocollo di testo o frammenti indicati in letteratura. Inchiostri ben prodotti con ingredienti altamente puri e un numero limitato di componenti hanno portato a cromatogrammi facili da interpretare con le librerie standard, poiché la maggior parte dei picchi può essere identificata.
Ma anche negli inchiostri di alta qualità, ingredienti non dichiarati come il glicole propilenico si trovano spesso oltre al glicerolo dichiarato. Gli inchiostri contenenti più ingredienti e impurità si tradurranno in un pirogramma difficile da interpretare. La maggior parte dei picchi che si verificano nella seconda manche potrebbero non essere separati l'uno dall'altro, rendendo difficile l'identificazione.
Alcune sostanze potrebbero anche causare picchi inferiori alla soglia fissata durante la valutazione dei dati. Una soluzione per interpretare dati complessi potrebbe essere un approccio graduale utilizzando 400, 600 e 800 gradi Celsius in passaggi di pirolisi consecutivi per lo stesso campione. Alcuni prodotti di decomposizione dei pigmenti possono discendere da più pigmenti.
Un risultato positivo per l'identificazione del prodotto contraffatto è dimostrato per tre inchiostri al limone acquistati da diversi fornitori. Utilizzando un fattore di corrispondenza in avanti superiore a 0,9, il cromatogramma della prima serie di desorbimento e il pirogramma della seconda serie dell'inchiostro originale sono stati confrontati con tre acquisizioni indipendenti dell'inchiostro originale e i due prodotti contraffatti utilizzando un software di valutazione dei pirogrammi. La pirolisi è utile per identificare più composti con un solo metodo analitico.
La qualificazione di composti specifici può essere eseguita in seguito con metodi più specializzati.
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Panoramica
Questo metodo fornisce un modo rapido e semplice per analizzare più componenti degli inchiostri per tatuaggi, utilizzando una pirolisi in due fasi abbinata a rilevamento mediante cromatografia gassosa e spettrometria di massa. Consente di distinguere tra prodotti originali e contraffatti.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Chimica Analitica
- Scienza dei Materiali
- Scienza Forense
Sfondo
- I pigmenti per tatuaggi sono miscele complesse di diversi ingredienti.
- Comprendere la composizione dei pigmenti è fondamentale per il controllo della qualità.
- I prodotti contraffatti rappresentano un rischio per i consumatori.
- I metodi esistenti potrebbero non analizzare efficacemente più componenti contemporaneamente.
Scopo dello studio
- Sviluppare un metodo per analizzare i componenti dell'inchiostro per tatuaggi.
- Distinguere tra inchiostri per tatuaggi originali e contraffatti.
- Fornire un metodo versatile applicabile a diversi campioni liquidi.
Metodi Utilizzati
- Pirogengesi in due fasi per la preparazione del campione.
- Cromatografia gassosa per la separazione dei componenti.
- Rivelazione spettrometrica di massa per l'identificazione.
- Protocollo di valutazione dei dati per un'analisi completa.
Risultati principali
- Analisi riuscita di composti non volatili e volatili.
- Capacità di distinguere tra inchiostri originali e contraffatti.
- Metodo applicabile a un'ampia gamma di campioni liquidi.
- L'approccio di valutazione dei dati può essere generalizzato ad altri dati di pirolisi.
Conclusioni
- Il metodo sviluppato è efficiente per l'analisi multicomponente.
- Migliora la capacità di garantire l'autenticità del prodotto.
- Questo approccio può essere adattato per varie applicazioni in chimica analitica.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
Questo metodo consente un'analisi rapida e multicomponente di formulazioni liquide complesse, come i pigmenti per tatuaggi, senza preparazione del campione, supportando il controllo qualità e la verifica dell'autenticità nei mercati dei prodotti per il consumo. Distinguendo le formulazioni originali da quelle contraffatte mediante impronte cromatografiche, contribuisce alla riduzione dei rischi e all'integrità della catena di approvvigionamento per formulazioni topiche e dermiche. L'approccio fornisce uno strumento di screening scalabile per la sorveglianza normativa e la protezione del marchio nei settori della cura personale e dei cosmetici.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Convalida del Target
- Valore scientifico: Permette l'analisi della chimica complessa delle formulazioni per comprendere le interazioni tra gli ingredienti e i percorsi di degradazione.
- Valore operativo: Consente un rapido screening dei lotti di materie prime per la valutazione della coerenza e della purezza.
Sviluppo di Screening e Saggi
- Valore scientifico: Genera profili cromatografici riproducibili per l'identificazione univoca delle formulazioni e il confronto tra lotti.
- Valore operativo: Consente lo screening ad alto rendimento di materiali grezzi e prodotti finiti mediante flussi di lavoro automatizzati di pirolisi-GC-MS.
- Valore strategico: Facilita il rilevamento precoce di adulteranti, impurezze o componenti non dichiarati nelle formulazioni liquide.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Valore scientifico: Consente la caratterizzazione dei profili di eccipienti e principi attivi nelle formulazioni topiche per la valutazione della sicurezza.
- Valore operativo: Fornisce dati per supportare gli studi di stabilità delle formulazioni e le analisi di compatibilità.
- Valore strategico: Guida le decisioni di avanzamento o interruzione del progetto identificando precocemente i rischi legati alla formulazione durante lo sviluppo.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il metodo si inserisce nei flussi di lavoro della fase iniziale di scoperta e sviluppo della formulazione, offrendo un collegamento tra la selezione delle materie prime e la valutazione della qualità del prodotto finale, fornendo dati composizionali che informano sia le valutazioni di sicurezza che di prestazione.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica di ipotesi riguardo agli effetti delle formulazioni sui sistemi biologici definendo lo spazio chimico degli articoli in esame.
- Screening: Fornisce dati compositivi quantitativi standardizzati che consentono confronti affidabili tra diverse varianti di formulazione.
- Analisi: Fornisce output cromatografici e spettrali che permettono ai team di distinguere le formulazioni in base ai profili di composti volatili e semi-volatili.
- Ricerca traslazionale: Collega l'analisi precoce delle formulazioni al profilo di sicurezza preclinico identificando potenziali irritanti o prodotti di degradazione.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce una piattaforma analitica riutilizzabile per la caratterizzazione delle formulazioni in diverse linee di prodotto e aree terapeutiche.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva nel comportamento della formulazione riducendo l'incertezza nella composizione chimica.
- Valore operativo: Migliora la riproducibilità e la scalabilità dell'analisi delle formulazioni attraverso protocolli standardizzati di pirolisi e valutazione dei dati.
- Valore strategico: Consente decisioni più rapide e informate sul proseguimento o meno dello sviluppo, fornendo un'anticipata individuazione dei rischi e delle incoerenze nelle formulazioni.
- Impatto sul portafoglio: Supporta l'avanzamento basato sulla valutazione del rischio identificando i punti critici delle formulazioni che potrebbero influenzare la sicurezza, la stabilità o l'approvazione regolatoria.
Considerazioni relative all'implementazione
- È richiesta competenza nell'uso del sistema di pirolisi-GC-MS e nell'interpretazione dei dati cromatografici per un'identificazione accurata dei composti.
- È essenziale disporre di uno strumento GC-MS dotato di interfaccia per pirolisi e di un software di elaborazione dati in grado di creare librerie e confrontare cromatogrammi.
- La standardizzazione dell'introduzione del campione, della temperatura di pirolisi e delle soglie di valutazione dei dati tra i diversi gruppi garantisce la comparabilità interfunzionale.
- Potrebbe essere necessaria un'adattazione del metodo per campioni altamente viscosi o non liquidi, anche se il protocollo è stato progettato per l'analisi diretta di formulati liquidi.
- L'interpretazione di pirogrammi complessi potrebbe richiedere il supporto di librerie spettrali e una verifica manuale, in particolare per formulazioni con prodotti di degradazione multipli e sovrapposti.
