Download Impacto de la Metrología Química en el Cuidado de la salud

Impacto de la Metrología
Química en el Cuidado de la
salud y el Medio Ambiente y
en el Comercio.
Q.F. Elizabeth Ferreira
Definición
Metrología en química es el campo
del conocimiento relativo a las
mediciones químicas.
A partir de la Reunión realizada en Río de
Janeiro en noviembre de 1997, la
Metrología Química fue incorporada a las
actividades del SIM (Sistema
Interamericano de Metrología).
OBJETIVO
Establecer la trazabilidad de las mediciones químicas a
las unidades SI cuando sea necesario y posible.
Esto se logra mediante:
Desarrollo de patrones de medición nacionales
(internacionales) como puntos de referencia para las
mediciones químicas, ligados al SI por métodos
primarios (si existen).
Establecimiento de cadenas de trazabilidad que
permitan realizar mediciones con incertidumbres
confiables que puedan ser determinadas en los
laboratorios de trabajo.
La mayoría de los patrones de medición son la
realización de las unidades del SI y están
resguardados como los patrones nacionales de
medición en cada país, en el IMN respectivo.
El enlace entre la realización del patrón y el SI
se establece generalmente a través de
métodos primarios de medición es decir
métodos únicos que no necesitan ninguna
referencia a otro patrón de la misma magnitud.
A nivel internacional la uniformidad de las
mediciones se establece a través de
comparaciones entre institutos de metrología
nacionales
TRAZABILIDAD
“Propiedad del resultado de una medición
o del valor de un patrón por la cual pueda
ser relacionado a referencias
determinadas, generalmente patrones
nacionales o internacionales, por medio
de una cadena ininterrumpida de
comparaciones teniendo todas,
incertidumbres determinadas”
BIPM/VIM: 1993, 6.10
CENAM: / CNM-MMM-PT-001 (1996)
Trazabilidad e incertidumbre
BIPM
PATRONES
NACIONALES
DE OTROS
PAÍSES
INCERTIDUMBRE
LATU
Patrón Primario
LAB. SECUNDARIO
Patrón de
Transferencia
LAB. INTERNO
Patrón de Referencia
TRAZABILIDAD
EXTERNA
TRAZABILIDAD
INTERNA
LA
INCERTIDUMBRE
ES EL
INDICADOR
MÁS
IMPORTANTE DE
LA CALIDAD
DE UNA
MEDICIÓN
INSTRUM. Y
CONTROL
Patrón de Trabajo
PROCESO-LINEA DE
PRODUCCIÓN
instrumentos de Medición
TOLERANCIA DEL PROCESO
MATERIALES DE REFERENCIA
Material de Referencia (MR)
“ Material o substancia para el cual el valor de una (o
de varias) de sus propiedades es lo suficientemente
homogéneo y bien establecido como para ser utilizado
como referencia en la calibración de un instrumento,
en la evaluación de un método de medición o para
asignar valores a las propiedades de otros materiales.
Material de Referencia Certificado (MRC)
“ Material de referencia, acompañado de un
certificado, para el cual el valor de una (o de varias)
de sus propiedades se ha certificado por medio de un
procedimiento que establece su trazabilidad a una
realización exacta de la unidad en que se expresan los
valores de la propiedad y en el que cada valor
certificado se acompaña de una incertidumbre con
un nivel de confianza declarado.
BIPM-VIM: 1993, 6.13, 6.14
Necesidad de mediciones comparables:
realización de pruebas de aptitud
El establecer la comparabilidad de los resultados, y de
ese modo eliminar dudas sobre la veracidad de datos
realizados por una organización, es cada vez más
necesario debido al aumento de la demanda de datos
químicos confiables por parte del comercio, sector
industrial, entes reguladores y fiscalizadores.
Debido al creciente incremento de subcontratación
de análisis, debido a presiones comerciales, es que se
debe exigir una comprobación objetiva a quien es
subcontratado de que sus mediciones son comparables,
además de contar con un sistema de calidad.
Una prueba de la aptitud de un laboratorio es una
demostración fehaciente de ésta a través de la
realización de una medición, calibración o ensayo, cuyo
resultado es comparado con una referencia aceptada y
es una herramienta externa de evaluación.
Los términos prueba de aptitud y comparación se
usan para designar ejercicios similares, aunque la
primera generalmente implica un requisito que los
laboratorios deben superar para ser aprobados,
mientras que la segunda puede ser un ejercicio de
control o estudio.
La demostración de la aptitud de un laboratorio,
comparando sus resultados con los de una referencia
aceptada, depende precisamente de la confiabilidad de
dicha referencia.
Bajo el modelo establecido, y aceptado
internacionalmente, el puente que permite
establecer la comparabilidad y trazabilidad
de las medidas a nivel nacional e
internacional son el uso adecuado de
materiales de referencias y la
participación en pruebas de aptitud de
los laboratorios de ensayo, sumado a
acuerdos de reconocimiento mutuo.
Importancia y Complejidad de las
mediciones químicas
Las mediciones quimicas son
multidimensionales
un gran numero de especies
químicas (>105)
en un amplio rango de matrices
(10?)
y están en fracciones de masa en
un rango de <10-12 to 1
fm
atr
10 ? ices
#o
(ej., requiere confirmacion de identidad
tanto como cantidad).
mass fraction
<10-12 to 1
Para la M.Q el objetivo es determinar la
cantidad de una entidad química
específica en una matriz dada y no
simplemente la “cantidad de sustancia"
# of compounds measured
>105
... un ejemplo de su complejidad
Clases de químicos regulados en alimentos
(hay multiples mensurandos dentro de cada clase)
Nominal Concentrations of Measurands in Foods
1 g/g
proximates
dietary fiber
minerals
1 mg/g
1 µg/g
GMOs
trans fatty acids
caffeine
nitrates
1 ng/g
vitamins
allergens
toxic elements (lead, mercury)
pesticides
1 pg/g
marine biotoxins (okadaic acid, yessotoxins)
veterinary drug residues
mycotoxins (aflatoxin, ochratoxin)
PAHs
dioxins and dioxin-like PCBs
All of these measurements are impacted by legislation.
Áreas de desarrollo de la Metrología
Química: Intercomparaciones clave
del CCQM
Salud
Diagnó
Diagnóstico clí
clínico: colesterol, glucosa,
creatina, trazas de hormonas
electrolitos (Na,K,Ca)
Pb en sangre
Esteroides anabó
anabólicos en orina
Alimentos
residuos de pesticidas
Antibió
Antibióticos en carne
hormonas de crecimiento en carne
vitaminas y minerales
agua potable
Medio Ambiente
aire
suelos
tejidos bioló
biológicos
agua contaminada
Materiales de avanzada
semiconductores
aleaciones metálicas
polímeros y plásticos
Forensicos
drogas de abuso
residuos explosivos
detectores de alcohol
perfiles de DNA
Otros
emisiones
azufre en combustibles fósiles
gas natural
sacarosa
cementos
Proceso de Metrología Química- LATU
Objetivo general:
Dotar al país de un Centro de Referencia en Metrología
Química que brinde al sector productivo y la sociedad
las herramientas para establecer trazabilidad para las
mediciones que se necesiten realizar, estableciendo
patrones nacionales de medición, desarrollando
materiales de referencia, implementando las
normativas internacionales de aseguramiento de calidad
pertinentes, de modo de poder incrementar la
confiabilidad de las mediciones del país y contribuir a
su competitividad y desarrollo y a mejorar la calidad de
vida de la población.
IMPACTO DE LA METROLOGÍA
QUÍMICA EN EL DÍA A DÍA
Combustibles
fósiles
• gasolina
• carbón
• natural gas
Aguas potables
• Medida de caudal
• calidad
Calibracion de altímetros
Alimentos y Nutrición
• etiquetado
• calidad
Termometría
• cuidado de la salud
• Control de proceso
Refrigerantes
El Comercio Internacional requiere
Trazabilidad y Comparabilidad
trazabilidad
IMNa
comparabilidad
IMNb
Mediciones
Mediciones
Especificaciones
Requerimientos
Vendedor negocio
IMN: Instituto Metrológico Nacional
Comprador
Barreras al Comercio relacionadas a
mediciones químicas
El acero de los gasoductos de
Alaska
Mercurio en
pescado
Encefalopatía Bovina
Espongiforme (BSE)
Cianuros en uvas
Organismos
Geneticamente
Modificados (GMOs)
LA METROLOGÍA QUÍMICA EN
EL COMERCIO DE ALIMENTOS
CONTROL DE CALIDAD
Frescos (crudos)
Ej.
Lácteos
Carnes
Procesados, (proceso o
producto terminado)
Enlatados
Congelados
Deshidratados
Embutidos
• Garantizar contenido
nutrimental
• Garantizar sabor
• Envase
• Presentación
• Higiene e inocuidad
• Control de procesos o
empaque
Calidad nutrimental de los alimentos
Que y cuanto proporcionan
Componentes básicos para la vida
Proteínas
Hormonas
Enzimas
Biometrología
Ácidos nucleicos
(ADN y ARN)
Carbohidratos
Lípidos (Grasas
y aceites)
Metrología
química
Vitaminas
en
Minerales
alimentos
Agua
Proteínas
Hormonas
Enzimas
Inocuidad de los alimentos
Que y cuanto proporcionan
Componentes tóxicos para la vida
Organismos
modificados
Biometrología genéticamente?
Hormonas
Enzimas
Bacterias
Hongos
Levaduras
Parásitos
Metales pesados y
órgano-metales
Antibióticos
Anabólicos
Invermectinas
Nitritos y nitratos
Fosfatasa residual
Aflatoxina M1
N2 amoniacal
Plaguicidas
Hormonas
Metrología
química
en alimentos
CONTROL DE PROCESO
Parámetros de proceso:
Temperatura
Presión
Masa
Tiempo
Flujo
Parámetros fisico-quimicos:
Densidad
Viscosidad
pH
Tamaño de partículas
Calidad del producto:
Valores nutrimentales
Contenido de tóxicos
EJEMPLO DE LA IMPORTANCIA ECONOMICA EN EL CONTROL
DE PROCESO
Leche semi-descremada con 1.6 % de
grasa
1000,000 L/día
Método analítico con sesgo negativo de
0.1% e incertidumbre de 0.5%
Para 1.7% el analista reporta 1.6%
Exceso adicionado de grasa 0.1%
Grasa: $3.00 USD/kg
Exceso de grasa: 1g/L
Perdida:
1000 kg x 3 = 3000 USD/día
≈ 1,000 000 USD/año
LA METROLOGÍA Y SU IMPACTO
EN EL MEDIO AMBIENTE
Mediciones ambientales
Ambiente marino
Aguas potables y
residuales
Fuentes de emisión
estacionarias y
móviles
1988-EPA
Aagencia de protección
ambiental de USA)
Generadores de
energía
termoeléctricas
(carbón)
Reporte al Congreso Americano
Emisión de Contaminantes Tóxicos
a la atmósfera por instalaciones
industriales
emisión de 50 ton de
Mercurio (Hg)
Representa 1/3 de lo liberado al
ambiente producidas antropogénicamente
Hg
se acumula como metilmercurio en
ambientes acuáticos
El NRC estima que cerca de 60 000 infantes pueden nacer
cada año con defectos neurológicos por exposición al Hg inútero por consumo de productos del mar.
El medio ambiente es vital para nuestro bienestar.
La actividad humana lo afecta negativamente.
Las mediciones sobre la calidad del ambiente son muy
importantes para vigilar sus cambios.
Mediciones confiables,
comparables internacionalmente
Vigilar sus cambios (graves,
lentos, a largo plazo…)
Efectos sobre los organismos vivos
Agua, aire, suelo, cambio climático, vibraciones (ruido),
radiaciones (ionizantes, UV, infrarrojo, etc.)
Importancia de las substancias
químicas
Toda materia, tanto viviente como inanimada, está
hecha de muchos elementos químicos
papel
fundamental en la vida sobre el planeta.
La demanda de nuevos y mejores materiales provoca el desarrollo
de nuevos compuestos químicos, más de mil, cada año.
Los subproductos, intencionales o no, en procesos industriales,
manufactura y combustión, pueden presentarse como
contaminantes en productos, residuos sólidos y liberaciones al aire,
agua y suelo.
Grupos vulnerables a proteger de las
sustancias peligrosas
• Seres humanos
• Especies de la biota acuática o terrestre más
susceptibles o amenazadas de extinción
• Organismos polinizadores…
• Organismos predadores y
últimos eslabones de la
cadena alimentaria (que
bioacumulan y biomagnifican
las sustancias a las que se
exponen)
Sustancias peligrosas para el ambiente y la salud
humana y demás organismos de la Biota
Como las causantes del deterioro de la capa de ozono
(clorofluorocarbonos para producir espumas sintéticas
para empaques, aislantes, mobiliario y otros usos)
La organización mundial de meteorología coordina un
monitoreo mundial de los gases de efecto de invernadero
(como el bióxido de carbono y el metano)
Sustancias tóxicas persistentes
El hombre ha descubierto productos químicos como los plaguicidas para
controlar o eliminar plagas que causan enfermedades que interfieren con la
producción agrícola. Se calcula que actualmente se usan más de 3500
plaguicidas orgánicos. Todos ellos pueden contaminar el medio ambiente.
Mediciones y métodos necesarios para
la evaluación del cambio climático
Irradiance
Measurements &
Standards
cooling
warming
Aerosol Data
Greenhouse Gas
Measurements & Standards
For Cap-and-Trade
Ozone
Concentration
Standards
Reflectance
Standards
chemical
physical
Mediciones de las emisiones de gases con
efecto invernadero
La mitigación efectiva del
calentamiento global inducido
por estos gases requiere de
mediciones precisas y
comparables para:
Determinar con exactitud
los niveles de emisión y
sus limites
Monitoreo de los niveles
de GHG sobre sus fuentes
y sumideros
Evaluar el impacto de las
estrategias de mitigación
Credit: R. Rohde
© argot/Shutterstock
Costo del daño ambiental
• Producción de desechos peligrosos
• Efectos adversos de la exposición a diversos
tóxicos
• Deforestación y degradación del suelo
• Contaminación por fuentes fijas y fuentes
móviles
• Desastres naturales ……………
METROLOGÍA QUÍMICA EN EL
CUIDADO DE LA SALUD
Tecnologías Médicas y de la Salud
Costos relacionados con el cuidado de la salud en USA ~ se estima $1.5
trillion
Prevencion
Diagnostico
Folic Acid
Binding Protein
Tratamiento/Terapia
Troponina
CSTL ha establecido 12 métodos definitivos
para marcadores de estado de salud
Calcip
Cloruro
Colesterol
Creatinina
Glucosa
Litio
Magnesio
Potasio
Sodio
Trigliceridos
Urea
Acido Urico
Cancer, coagulacion sanguinea
Funcion renal
Enfermedad cardíaca
Funcion renal
Diabetes
Tratamiento antisicótico
Enfermedad cardíaca
Balance electrolítico
Balance electrolítico
Enfermedad cardíaca
Funcion renal
Gota
PSA
Nutricion
100% Fat
+
1
++
3
2
+
5+
+ +
+
++
4
+
+
+
+
+
6
7
+
+
8
++
9
+
100% Protein
MRC colesterol: Estudio de
impacto económico
Falsos
Negativos
Falsos
Positivos
23.7%
1949
1969
18.5%
11.1%
1980
1986
Titulo: MRC para mediciones de
Colesterol
Productos: NIST MRC 911, 909, 1951,1952
Usuarios:
• Fabricantes de reactivos e instrumentos
• Redes de laboratorios
• Laboratorios clínicos
1990 -1994
2000
Untreated
Disease
Fallecidos
6.4%
5.5 - 7.2%*
3%
Unnecessary
Treatments
Gasto innecesario $$$
Correct Value
*Data from GAO
and CAP
N u m b e r o f p a tie n ts
250
200
150
100
50
0
50
100
150
200
250
300
350
Cholesterol, mg/dL
si el desvío de las
mediciones es :
Positivos (>240 mg/dL)
por 1000
-10% bias
-3% bias
-1% bias
120
203
234
0% bias
249
+1% bias
+3% bias
+10% bias
263
300
446
Cambios esperados
en “Positivos/1000”
-129
-46
-15
+14
+51
+197
Proyecto:
“Garantía de Resultados relativos al
ambiente y a la salud y nutrición de la
población a través de la Red Nacional de
Trazabilidad de Mediciones de Cantidad de
Sustancia".
DATOS RELEVANTES:
Fué presentado a la Agencia Nacional de Investigación e
Innovación en agosto de 2008.
El monto global del proyecto asciende a U$S 684166.
La aprobación de este proyecto hace posible la
adquisición de un ICP-SF-MS (espectrómetro de masas
de sector magnético con plasma acoplado
inductivamente) capaz de cuantificar desde ultratrazas
hasta componentes mayoritarios de una matriz.
En el se pueden identificar y eliminar las interferencias
poliatomicas causadas por el argón y/o la matriz de la
muestra, con el fin de mejorar la exactitud y la precisión
de la cuantificación de multielementos a nivel de trazas.
Dilución isotópica (ID-ICP-MS):
Es la técnica utilizada por los IMN del mundo
para establecer los patrones nacionales de
cantidad de sustancia en análisis de trazas
metálicas. Es considerada por el CCQM (Comité
consultivo de cantidad de sustancia) como un
método analítico primario para la determinación
de trazas metálicas, lo que permite el desarrollo
de patrones primarios de medición.
OBJETIVO GENERAL
Dotar al Instituto Nacional de Metrología (LATU)
de las herramientas necesarias para establecer
la trazabilidad de las mediciones de
elementos metálicos mediante el
establecimiento de patrones nacionales de
medición y el desarrollo de materiales de
referencia certificados, de modo de poder
incrementar la confiabilidad de las mediciones
del país, contribuyendo entonces a mejorar la
calidad de vida de la población así como a su
competitividad y desarrollo.
RESULTADOS ESPERADOS
Patrones nacionales de los metales
incluidos en las normativas de agua
potable (Dec. 315/994), agua natural
(Dec. 253/79), efluentes (Dec. 253/79) y
seguridad de juguetes (NM 300-3:2002).
Patrones nacionales de calcio, sodio,
potasio, magnesio, hierro, plomo, en leche
en polvo
RESULTADOS ESPERADOS
MRC de metales en agua potable y
efluentes.
MRC de arsénico, plomo, cromo. Bario,
selenio, mercurio, antimonio, cadmio en el
lixiviado de juguetes.
MRC de caldio, sodio,potasio, magnesio,
hierro en leche en polvo.
Metrología Química:
una buena inversión
Mediciones exactas y confiables:
• Hacen posible nuevas tecnologías
• Promueven la equidad en el comercio
• Son soporte de la competitividad industrial
• Facilitan la globalizacion
• Impulsan el crecimiento economico
y
Mejoran la calidad de vida en todo el
mundo
¡Muchas gracias
por su atención!