Dwuetapowa metoda pirolizy i chromatografii gazowej z detekcją spektrometrii mas do identyfikacji składników tuszu do tatuażu i podrabianych produktów
22 maja 2019
Ta metoda dwuetapowej pirolizy online w połączeniu z chromatografią gazową z detekcją spektrometryczną mas i protokołem oceny danych może być używana do wieloskładnikowej analizy tuszy do tatuażu i dyskryminacji podrabianych produktów.
Tusze do tatuażu i inne tusze to złożone mieszaniny składników. Nasza metoda zapewnia szybki i łatwy sposób analizy wielu komponentów w tym samym czasie. Piroliza, a następnie sprzężona z chromatografią gazową z detekcją spektrometryczną mas pozwala na analizę związków nielotnych i lotnych w dwóch kolejnych przebiegach.
Oprócz czystej analizy składników tuszu, metoda ta może być również stosowana do rozróżniania produktów oryginalnych i podróbek. Ogólnie rzecz biorąc, metoda ta może być stosowana do wszystkich rodzajów próbek cieczy. Podejście oparte na ocenie danych może być również stosowane w odniesieniu do każdego innego rodzaju danych dotyczących pirolizy.
Podobnie jak w przypadku większości technik analitycznych, interpretacja danych pirograficznych jest piętą achillesową tej metody. W związku z tym udostępniamy biblioteki pirogramów i widm analizowanych pojedynczo, aby ułatwić interpretację danych. Najpierw przytrzymaj 25-milimetrową rurkę do pirolizy ze szkła pustego za pomocą specjalistycznej pęsety i włóż do niej niezbędną ilość wełny kwarcowej za pomocą spiczastej pęsety.
Włóż dwa stalowe patyczki po każdej stronie rurki do pirolizy i ściśnij wełnę w korek o grubości od jednego do dwóch milimetrów. Korek musi być umieszczony w dolnej jednej trzeciej rurki do pirolizy, aby uzyskać odpowiednie ogrzewanie podczas procesu pirolizy. Zapal palnik gazowy i piecz rurkę do pirolizy i napełnianie przez dwie do trzech sekund z każdej strony, aby usunąć zanieczyszczenia.
Następnie ręcznie energicznie potrząsaj butelkami z tuszem do tatuażu przez jedną minutę, aby zapewnić jednorodność. Zanurz dwumikrolitrową końcówkę mikrokapilarną w tuszu i zasysaj około jednego mikrolitra atramentu, wypełniając połowę kapilary. Włóż kapilatę do rurki do pirolizy i poplam korek z wełny kwarcowej atramentem.
Wyraźne zabarwienie kolorem musi być widoczne bez dodawania zbyt dużej ilości farby do próbki. Za pomocą specjalistycznej pęsety przymocuj przygotowaną rurkę do pirolizy do stalowego adaptera transportowego do automatycznej jednostki wtryskowej i sprawdź, czy rurka do pirolizy jest idealnie pionowa i nie odpada podczas potrząsania. Umieść adapter transportowy w tacy automatycznej jednostki iniekcyjnej w żądanej pozycji do analizy GCMS w celu pirolizy.
W celu oceny danych dotyczących związków lotnych należy uruchomić oprogramowanie do przeszukiwania biblioteki MS do analizy GCMS i otworzyć chromatogram przebiegu desorpcji. Wybierz biblioteki komercyjne, klikając Spektrum" i wybierz Biblioteka. Następnie załaduj interesującą Cię bibliotekę.
Wybierz Parametry integracji i przeszukaj bibliotekę, klikając na "Spectrum" i "Raport wyszukiwania w bibliotece". W celu oceny danych pirolizy otwórz chromatogram przebiegu pirolizy. Oznacz cały chromatogram w oprogramowaniu oceniającym GCMS.
Prawym przyciskiem myszy naciśnij w dół, aby uzyskać średnie widma masowe lub AMS. Aby założyć samodzielnie utworzoną bibliotekę, kliknij Spectrum" i Edytuj bibliotekę. Wybierz bibliotekę, która Cię interesuje, a następnie Dodaj nowy wpis i wypełnij wszystkie interesujące Cię informacje.
Wygeneruj AMS badanego pirogramu atramentowego i skorzystaj z wyszukiwania w bibliotece w celu porównania z samodzielnie utworzoną biblioteką AMS. Wyklucz masy z kolumny lub innych szumów kolumny. Aby zidentyfikować związki nielotne za pomocą specjalistycznego oprogramowania do oceny pirogramu, zbuduj folder ze wszystkimi wpisami dotyczącymi pirogramu, które powinny służyć jako biblioteka, taka jak biblioteka pirogramu pigmentowego do identyfikacji pigmentu lub pirogramy oryginalnego atramentu, aby porównać je z domniemanymi podróbkami.
Załaduj nieznany pyrogram w zakładce wyszukiwania w bibliotece, klikając Przeglądaj. Następnie załaduj folder biblioteki i wybierz tylko dopasowanie MS"i dopasowanie RT"w opcjach wyszukiwania, ponieważ ogólna obfitość będzie się różnić w porównaniu z pirogramem pigmentów referencyjnych. Kliknij Zaawansowane"w opcjach wyszukiwania.
Wybierz szerokość okna RT, który Cię interesuje, próg obszaru 0,1% i zezwól na wielokrotne dopasowywanie. W opcjach Mass Spec wybierz parametr używaj tylko pików o określonych widmach MS i użyj progu dopasowania 850. Załaduj plik pigment_search_spectra.
spf, lub kliknij Dodaj", aby zapisać określone widma MS z każdego pirogramu referencyjnych pigmentów lub polimerów z biblioteki w zaawansowanych opcjach wyszukiwania. Naciśnij OK", aby powrócić do okna głównego. Następnie kliknij Szukaj"aby rozpocząć porównanie.
W razie potrzeby przejdź do zakładki dopasowania chromatogramu i wybierz związek w zakładce dopasowania chromatogramu. Kliknij prawym przyciskiem myszy i wybierz Wyszukaj widmo w NIST"aby przekazać widma do oprogramowania biblioteki MS i zidentyfikować związek. W celu ręcznej oceny danych dla związków nielotnych uruchom oprogramowanie do przeszukiwania biblioteki MS do analizy GCMS i otwórz chromatogram przebiegu pirolizy.
Wybierz biblioteki komercyjne i pirolizę, klikając Spektrum" i wybierz bibliotekę. Załaduj wszystkie interesujące Cię biblioteki. Zintegruj pirogram z oprogramowaniem ewaluacyjnym GCMS i uwzględnij wszystkie piki o powierzchni nie mniejszej niż 0,2% całkowitej powierzchni.
Następnie rozpocznij wyszukiwanie w bibliotece, klikając "Spektrum" i Raport z wyszukiwania w bibliotece. Ręcznie porównaj wszystkie dopasowania biblioteki do określonych produktów rozkładu pigmentów i polimerów w protokole tekstowym lub fragmentów podanych w literaturze. Dobrze wyprodukowane atramenty z wysoce czystymi składnikami i ograniczoną liczbą składników zaowocowały chromatogramami łatwymi do interpretacji za pomocą standardowych bibliotek, ponieważ większość pików można zidentyfikować.
Ale nawet w wysokiej jakości atramentach oprócz deklarowanego glicerolu często znajdują się niedeklarowane składniki, takie jak glikol propylenowy. Atramenty zawierające wiele składników i zanieczyszczeń spowodują pirogram, który jest trudny do zinterpretowania. Większość pików występujących w drugim cyklu może nie być oddzielona od siebie linią bazową, co utrudnia identyfikację.
Niektóre substancje mogą również powodować piki poniżej progu ustalonego podczas oceny danych. Rozwiązaniem problemu interpretacji złożonych danych może być podejście krokowe wykorzystujące 400, 600 i 800 stopni Celsjusza w kolejnych etapach pirolizy dla tej samej próbki. Niektóre produkty rozkładu pigmentów mogą pochodzić z wielu pigmentów.
Pozytywny wynik identyfikacji podrobionego produktu wykazano dla trzech atramentów cytrynowych zakupionych od różnych dostawców. Stosując współczynnik dopasowania do przodu powyżej 0,9, chromatogram z pierwszej serii desorpcji i pirogram z drugiego cyklu oryginalnego tuszu porównano z trzema niezależnymi nabyciem oryginalnego atramentu oraz dwoma podrobionymi produktami za pomocą oprogramowania do oceny pirogramu. Piroliza jest przydatna do identyfikacji wielu związków za pomocą tylko jednej metody analitycznej.
Kwalifikacja konkretnych związków może być następnie przeprowadzona za pomocą bardziej specjalistycznych metod.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsza metoda zapewnia szybki i łatwy sposób analizy wielu składników tuszów do tatuaży z wykorzystaniem dwuetapowej pirolizy sprzężonej z chromatografią gazową i detekcją spektrometrią mas. Pozwala ona na rozróżnienie produktów oryginalnych od podróbek.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Chemia analityczna
- Inżynieria materiałowa
- Kryminalistyka
Wprowadzenie
- Tusz do tatuaży to złożone mieszaniny różnych składników.
- Zrozumienie składu tuszów jest kluczowe dla kontroli jakości.
- Podrobione produkty stanowią ryzyko dla konsumentów.
- Istniejące metody mogą nie analizować skutecznie wielu składników jednocześnie.
Cel badania
- Opracowanie metody analizy składników tuszów do tatuażu.
- Różnicowanie oryginalnych i podrabianych tuszów do tatuażu.
- Zapewnienie wszechstronnej metody applicable do różnych próbek w formie płynnej.
Zastosowane metody
- Dwustopniowa piroliza w celu przygotowania próbek.
- Chromatografia gazowa do rozdziału składników.
- Detekcja spektrometryczna w celu identyfikacji.
- Protokół ewaluacji danych do kompleksowej analizy.
Główne wyniki
- Skuteczna analiza związków nielotnych i lotnych.
- Zdolność do rozróżniania tuszy oryginalnych od podrobionych.
- Metoda możliwa do zastosowania dla szerokiego zakresu próbek ciekłych.
- Podejście do oceny danych może zostać uogólnione na inne dane z pirolizy.
Wnioski
- Opracowana metoda jest efektywna w analizie wieloskładnikowej.
- Zwiększa ona możliwość zapewnienia autentyczności produktu.
- Podejście to może zostać dostosowane do różnych zastosowań w chemii analitycznej.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Metoda ta umożliwia szybką, wieloskładnikową analizę złożonych formulacji ciekłych, takich jak tusze do tatuaży, bez konieczności przygotowania próbek, co wspiera kontrolę jakości i weryfikację autentyczności produktów na rynkach konsumenckich. Poprzez odróżnianie oryginalnych formulacji od podróbek za pomocą chromatograficznego profilowania (fingerprintingu), metoda ta pomaga w ograniczaniu ryzyka i zapewnia integralność łańcucha dostaw w przypadku preparatów stosowanych miejscowo i wewnątrzskórnie. Podejście to stanowi skalowalne narzędzie przesiewowe dla nadzoru regulacyjnego i ochrony marki w przemyśle kosmetycznym i pielęgnacyjnym.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia badanie złożonej chemii formulacji w celu zrozumienia oddziaływań między składnikami oraz ścieżek degradacji.
- Wartość operacyjna: Zapewnia szybki screening partii surowców w celu oceny spójności i czystości.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Wartość naukowa: Pozwala na generowanie powtarzalnych profili chromatograficznych do tworzenia „odcisków palców” formulacji oraz porównywania poszczególnych partii produktu.
- Wartość operacyjna: Umożliwia wysokoprzepustowy screening surowców i produktów gotowych z wykorzystaniem zautomatyzowanych przepływów pracy piroliza-GC-MS.
- Wartość strategiczna: Ułatwia wczesne wykrywanie domieszek, zanieczyszczeń lub niezadeklarowanych składników w formulacjach ciekłych.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Umożliwia charakterystykę profili substancji pomocniczych i składników aktywnych w preparatach do stosowania miejscowego w celu oceny bezpieczeństwa.
- Wartość operacyjna: Dostarcza danych wspierających badania stabilności formulacji oraz przesiewową ocenę kompatybilności.
- Wartość strategiczna: Wspiera decyzje o kontynuacji lub przerwaniu projektu (go/no-go) poprzez wczesną identyfikację ryzyk związanych z formulacją na etapie rozwoju.
Integracja potoków i przepływów pracy
Metoda ta wpisuje się w etapy wczesnego etapu odkrywania oraz opracowywania formulacji, stanowiąc pomost między screeningiem surowców a końcową oceną jakości produktu poprzez dostarczanie danych składnikowych, które stanowią podstawę do oceny bezpieczeństwa oraz wydajności.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez dotyczących wpływu formulacji na systemy biologiczne poprzez definiowanie przestrzeni chemicznej badanych substancji.
- Przesiewanie: Dostarcza zestandaryzowane, ilościowe dane o składzie, umożliwiając wiarygodne porównanie różnych wariantów formulacji.
- Analityka: Zapewnia wyniki chromatograficzne i widmowe, które pozwalają zespołom rozróżniać formulacje na podstawie profili związków lotnych i półlotnych.
- Badania translacyjne: Łączy wczesną analizę formulacji z przedklinicznym profilowaniem bezpieczeństwa poprzez identyfikację potencjalnych substancji drażniących lub produktów degradacji.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy powtarzalną platformę analityczną do charakteryzacji formulacji w wielu liniach produktowych i obszarach terapeutycznych.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną w zakresie zachowania formulacji poprzez redukcję niepewności co do składu chemicznego.
- Wartość operacyjna: Poprawia powtarzalność i skalowalność analizy formulacji dzięki ustandaryzowanym protokołom pirolizy i oceny danych.
- Wartość strategiczna: Umożliwia szybsze i lepiej uzasadnione decyzje typu go/no-go dzięki wczesnemu wykrywaniu ryzyk i niespójności w formulacjach.
- Wpływ na portfolio: Wspiera dostosowany do ryzyka postęp prac poprzez identyfikację wad formulacji, które mogłyby wpłynąć na bezpieczeństwo, stabilność lub zatwierdzenie regulacyjne.
Wskazówki dotyczące implementacji
- Do dokładnej identyfikacji związków wymagana jest biegłość w obsłudze systemu piroliza-GC-MS oraz w interpretacji danych chromatograficznych.
- Niezbędny jest dostęp do aparatury GC-MS z interfejsem pirolitycznym oraz oprogramowania do oceny danych, umożliwiającego tworzenie bibliotek i dopasowywanie chromatogramów.
- Standaryzacja wprowadzania próbek, temperatury pirolizy oraz progów oceny danych pomiędzy zespołami zapewnia porównywalność międzyfunkcyjną.
- W przypadku próbek o wysokiej lepkości lub próbek nielikwidowych może być konieczna adaptacja metody, choć protokół został opracowany do bezpośredniej analizy formulacji ciekłych.
- Interpretacja złożonych pyrogramów może wymagać wsparcia biblioteki widm oraz ręcznej weryfikacji, szczególnie w przypadku formulacji z wieloma nakładającymi się produktami degradacji.
