INTRODUCTION
Les étalons de calibration sont essentiels dans les méthodes analytiques, car ils permettent aux analystes de garantir que leurs mesures sont exactes, reproductibles et traçables à des références connues, renforçant ainsi la crédibilité et la fiabilité des données analytiques.
Ce document traite des défis associés à la préparation des étalons de calibration et détaille comment l’automatisation de la manipulation des liquides peut être réalisée à l’aide de la station de préparation d’échantillons ePrep ONE. Il montre également que l’automatisation peut fournir la précision et l’exactitude nécessaires pour cette étape cruciale de la méthode analytique, tout en libérant du temps pour les analystes.
CONTEXTE
Les étalons sont essentiels pour garantir l’exactitude, la précision et la fiabilité des résultats analytiques. Ils servent de points de référence pour l’étalonnage des instruments et la validation des méthodes, et peuvent être constitués d’un seul matériau de référence ou d’un mélange complexe de plusieurs analytes.
En général, les solutions étalons de calibration sont préparées à différents niveaux de concentration pour couvrir la plage attendue de concentrations des analytes présents dans les échantillons. Cela peut également nécessiter la préparation de solutions mères avant une série de dilutions pour créer la gamme finale d’étalons.
L’évolution récente vers des techniques analytiques plus sensibles, telles que l’utilisation de LC(GC)-MS/MS triple quadripôle, a entraîné un besoin d’étalons à des concentrations toujours plus faibles. Lorsqu’ils ne sont pas disponibles « prêts à l’emploi », leur préparation peut nécessiter plusieurs étapes de dilution précises impliquant la manipulation de petits volumes, tâches particulièrement difficiles lorsqu’elles sont réalisées manuellement.
Pour les mélanges multi-composants, les analystes doivent combiner des dizaines voire des centaines de matériaux de référence. Selon la méthode, des mélanges préfabriqués peuvent être disponibles dans le commerce, mais dans de nombreux cas ils doivent être créés en interne, nécessitant un temps et une attention considérables de la part du personnel du laboratoire.
La station ePrep ONE a été spécialement conçue pour les méthodes chromatographiques. Bien que les étalons de calibration constituent une application importante, sa polyvalence s’étend bien au-delà dans la préparation des échantillons. En tant que système hors-ligne, elle peut passer sans difficulté de la création de solutions mères et d’étalons à la préparation d’autres méthodes analytiques selon les besoins.
DÉFIS LIÉS AUX ÉTALONS DE CALIBRATION
Les solutions étalons sont généralement préparées à divers niveaux de concentration pour couvrir la plage attendue de concentrations dans les échantillons. Pour des raisons de stabilité, de disponibilité ou de coût, cela peut inclure la création de solutions mères multi-composants avant une série de dilutions. Les solutions étalons sont généralement simples en termes de composants, mais certaines difficultés peuvent apparaître :
Matériaux de référence : Les matériaux de référence certifiés (CRM) sont souvent utilisés pour garantir la traçabilité des analytes. Ils peuvent être coûteux, disponibles uniquement en petits volumes et soumis à de longs délais d’approvisionnement, ce qui rend indispensable une manipulation précise.
Diluant : Les solvants utilisés dépendent de la solubilité des composants analytiques et doivent être similaires à la phase mobile en LC, ou suffisamment volatils pour des échantillons en GC. Les solvants organiques, souvent nécessaires, compliquent l’utilisation de la pipette manuelle car leur volatilité affecte la précision des distributions.
Matrice échantillon : Pour les matrices complexes, des étalons « matrice-ajustée » (préparés dans la matrice de l’échantillon) peuvent être utilisés pour compenser l’impact de la matrice sur la réponse des analytes. Certaines matrices complexes sont difficiles à manipuler et peuvent nécessiter des étapes supplémentaires de nettoyage.
Après avoir défini les composants, il est essentiel que les étalons soient préparés avec précision à l’aide d’un matériel volumétrique calibré. Le processus doit être reproductible, car les étalons doivent être recréés régulièrement pour garantir la performance de la méthode analytique.
Le système ePrep ONE, basé sur des seringues analytiques, peut manipuler avec précision un large éventail de solvants et matrices. Les seringues de 10 µL à 10 mL permettent de manipuler avec précision des volumes jusque 1 µL. Le logiciel basé sur les tâches permet d’optimiser facilement les volumes, les vitesses d’aspiration et de distribution pour tenir compte des propriétés du liquide manipulé.
Les seringues à déplacement positif assurent des performances élevées avec des liquides non aqueux, notamment :
• Solvants volatils (ex : acétone)
• Solvants non polaires (ex : hexane / toluène)
• Liquides denses (ex : chloroforme)
• Liquides visqueux (ex : huiles, sang)
Les aiguilles en acier inoxydable éliminent le risque de contamination par des composés extractibles ou relargables et réduisent les déchets plastiques à usage unique comparé aux pipettes traditionnelles.
La préparation manuelle nécessite souvent de l’expérience et de la compétence. Or, les performances humaines diminuent lorsqu’il s’agit de tâches répétitives et exigeantes. L’automatisation permet d’utiliser le personnel qualifié là où il apporte le plus de valeur, au lieu de le mobiliser pour la création des étalons.
L’utilisation d’un instrument pour produire des étalons apporte également des gains d’efficacité : les étalons peuvent être créés pendant que l’utilisateur est ailleurs, occupé à d’autres taches ou en dehors des horaires de travail. La station dispose aussi d’un planificateur permettant de lancer les méthodes pendant la nuit.
APPLICATION DU ePrep ONE AUX ÉTALONS DE CALIBRATION
Le logiciel ePrep repose sur une interface guidée par tâches. Il n’y a pas besoin de programmer les mouvements du robot : l’utilisateur définit les groupes de flacons et sélectionne les tâches. Parmi ces taches, voici celles dédiées à la création d’étalons :
• Distribution variable – Distribution d’un réactif depuis un flacon d’entrée vers plusieurs flacons de sortie, avec des volumes différents. Idéal pour créer une série d’étalons à concentrations variables.
• Dilution en série – Ajout d’un volume initial dans le premier flacon, puis volumes suivants calculés par un incrément défini.
• Distribution en série – Conçu pour la préparation d'une gamme de solutions étalons à décroissance exponentielle. Une série de flacons peut être préchargée avec du solvant à l'aide de l'option « Ajouter du diluant ». Une solution initiale est préparée en ajoutant un volume défini de réactif/étalon dans le premier flacon ; le même volume est ensuite prélevé et transféré dans le flacon suivant. Cette opération est répétée pour obtenir une série de concentrations.
• Ajustement au volume final (Make up to Volume) – Le logiciel calcule le volume de diluant à ajouter aux flacons après toutes les étapes précédentes.
Le mélange peut être réalisé par agitation à la seringue ou via un vortex sur la plateforme.
Les étapes de lavage sont intégrées et ajustables (volume, nombre de cycles). Des solvants plus puissants peuvent être utilisés si nécessaire. L’utilisateur peut aussi définir quelles seringues manipulent les concentrations faibles/élevées afin de limiter les lavages et gagner du temps.
Un exemple de méthode est illustré ci-dessous : combinaison de trois matériaux de référence + diluant pour créer une solution mère, puis préparation d’une série de calibrant dans des flacons contenant des quantités de solvant adaptées.
Cet exemple illustre de manière très simple comment l'instrument peut être utilisé pour créer des solutions mères à partir d'étalons certifiés. Ce flux de travail particulier prend 19 minutes pour créer à la fois la solution mère et une gamme d'étalonnage à 6 points, en utilisant des paramètres standard. Il peut être facilement étendu à un plus grand nombre d'analytes ; des dizaines de composants peuvent être combinés aisément pour former de telles solutions mères. L'automatisation de cette approche optimise l'utilisation des matériaux disponibles et réduit le risque d'erreurs lors de la préparation des solutions mères, ce qui peut s'avérer particulièrement critique avec les matériaux de référence, souvent coûteux ou soumis à de longs délais d'approvisionnement.
EXEMPLE : ÉTALON SIMPLE
Un exemple plus simple illustrant comment l'automatisation peut résoudre ces problèmes est un test effectué sur l'ePrep ONE, comparé aux processus manuels d'un laboratoire pharmaceutique. L'objectif était de créer 10 réplicas d'une solution étalon de caféine à 100 ppm, à partir d'une solution mère à 10 000 ppm.
La préparation manuelle a été réalisée par un analyste expérimenté et un stagiaire, tandis qu'un utilisateur de l'ePrep concevait et exécutait le flux de travail. La précision analytique a été évaluée par une méthode HPLC isocratique.
La méthode et la configuration de la plateforme sont montrées ci-dessous.
Paramètres HPLC :
Hitachi Chromaster Plus
Détecteur : DAD
Colonne : Merck Purospher STAR RP18e (55 × 4 mm, 3 µm)
Débit : 1,0 mL/min
Phase mobile : 80% eau / 20% acétonitrile, isocratique
Durée : 1,5 min
Température : 40 °C
Injection : 10 µL
Résultats (Tableau 2)
|
|
ePrep ONE
|
Expert
|
Stagiaire
|
Temps
|
18 min
|
60 min
|
90 min
|
Volume de solvant
|
10 × 1 mL
|
10 × 100 mL
|
10 × 100 mL
|
Précision
|
0,2 % RSD
|
0,53 % RSD
|
4,57 % RSD
|
Discussion des résultats
Les résultats résumés dans le tableau ci-dessus illustrent la variabilité des processus manuels selon le niveau d'expérience du personnel, ainsi que les possibilités d'amélioration offertes par l'automatisation.
Temps
Le temps d'exécution de l'ePrep inclut le temps nécessaire à l'utilisateur pour développer et exécuter le flux de travail. La durée totale d'exécution du flux de travail présenté est légèrement inférieure à 10 minutes. L'analyste expérimenté a eu besoin d'une heure pour créer les 10 réplicas avec précision. Dans un environnement classique, il est fréquent que les membres du personnel les plus expérimentés aient d'autres obligations susceptibles d'entraîner des distractions et, par conséquent, un risque accru d'erreur. La tâche peut alors être confiée à des membres du personnel moins expérimentés, qui peuvent mettre plus de temps à l'accomplir.
Volume
La méthode manuelle utilisée ici consiste à préparer chaque étalon à 100 mL, en raison de la disponibilité de la verrerie au moment de l'expérience. Le processus manuel classique serait réalisé dans des fioles jaugées plus petites, de 5 ou 10 mL. Cette méthode utilise encore des volumes bien supérieurs à 1 mL par étalon sur ePrep ONE en raison des difficultés de précision et d'exactitude de la procédure manuelle. L'adaptation de la méthode à des volumes plus petits serait généralement considérée comme incompatible avec la procédure manuelle. Cependant, elle présente non seulement l'avantage de réduire la consommation de solvant, mais elle permet également de préparer les réplicas dans des flacons pour échantillonneur automatique, placés dans le rack de l'échantillonneur, prêts à être transférés directement vers l'instrument d'analyse. Ceci élimine les étapes de transfert supplémentaires nécessaires avec la procédure manuelle ainsi que le besoin de récipients intermédiaires.
Précision
Les valeurs de précision issues de la chromatographie (tableau 2) révèlent des différences notables selon l'expérience des analystes, ce qui est prévisible. Toutefois, l'ePrep ONE offre une précision accrue. L'avantage de l'automatisation réside dans la réutilisabilité du flux de travail, une fois créé, sans modification, et sa facilité de transfert entre les instruments et les sites de l'entreprise. Ceci permet de garantir un niveau de performance constant, indépendamment de la disponibilité du personnel ou de la localisation.
En définitive, ce test démontre que l'automatisation de ce processus sur l'ePrep ONE peut apporter de multiples améliorations pour la préparation d'un étalon de caféine couramment utilisé.
ÉTALONS POUR SOLVANTS RÉSIDUELS DANS LE CANNABIS
Un autre domaine d'application où l'ePrep ONE a été utilisé avec succès pour la création de solutions étalons est l'analyse des solvants résiduels dans les échantillons de cannabis. L'analyse des solvants résiduels peut représenter le flux de travail le plus complexe techniquement, car la manipulation de gaz volatils est extrêmement difficile et peut entraîner des échecs de contrôle qualité et des courbes d'étalonnage médiocres. Les experts estiment que jusqu'à 40 % des échantillons sont mal préparés, ce qui engendre des erreurs importantes dans les résultats d'analyse.
Ce flux de travail automatise toutes les étapes en phase liquide, y compris l'enrichissement de l'échantillon de contrôle de laboratoire (ECL), l'extraction des échantillons et de l'ECL, ainsi que la préparation des solutions de travail intermédiaires, des solutions d'étalonnage, la vérification indépendante de l'étalonnage (VIE) et les vérifications continues de l'étalonnage (VCE). Sur l'ePrep ONE, la préparation automatisée d'un lot d'échantillons conforme aux exigences de la California Authority (CA) prend 116 minutes (1 blanc d'air de laboratoire, 1 blanc de solvant, 8 étalons, 1 ICV, 4 CCV, 1 LCS et 20 échantillons).
La courbe d'étalonnage a été établie à l'aide d'un étalon de référence commercial de solvant résiduel en deux parties dans la triacétine (CPI Z-G34-115300-02/CPI Z-G34-115300-03).
Concentrations des étalons :
1) Solvants de catégorie I de la CA : de 0,156 ppm à 10,0 ppm
2) Solvants de catégorie II de la CA : de 15,6 ppm à 1 000 ppm. L'analyse a été réalisée par GC-MS/MS en espace de tête. La linéarité (r2) pour tous les composés était > 0,998 et tous les échantillons de contrôle de qualité (ICV, CCV, LCS) atteingnent l'exigence de +/- 30 % conformément à l'autorité réglementaire CA.
Ci-dessous les courbes de calibration pour le propane à gauche et pour le butane à droite.
Cette méthode démontre la capacité d'ePrep ONE à répondre aux exigences critiques de la préparation des solvants résiduels. Elle permet notamment une préparation précise et reproductible des intermédiaires à partir des solutions mères visqueuses, la prévention des contaminations croisées et la prévention des pertes d'analytes grâce à l'utilisation de septa et de bouchons lors de la préparation. Cet article se concentre sur l'aspect standard de la méthode (Figure 5 : à gauche, courbe d'étalonnage du propane ; à droite, courbe d'étalonnage du butane). Pour plus de détails sur le flux de travail global, veuillez consulter la note d'application 98-35039.
CONCLUSION
Cet article a montré comment la station ePrep ONE peut être utilisée pour la préparation automatisée des étalons de calibration. Les principaux avantages incluent :
• Amélioration de la précision et de l’exactitude
• Réduction des réanalyses
• Diminution de la consommation de solvants et des ressources
• Utilisation plus efficace du personnel de laboratoire
Ces bénéfices aident les laboratoires à augmenter leur productivité, réduire les coûts et améliorer la durabilité des méthodes. Les solutions étalons ne représentent qu'un aspect du laboratoire de chromatographie où la station de travail ePrep ONE peut apporter une réelle valeur ajoutée. Le système est facilement reconfigurable pour la préparation de lots d'échantillons, et des flux de travail intégrés combinant échantillons et solutions étalons peuvent être mis en place. Pour découvrir d'autres applications ou en savoir plus sur la mise en œuvre, veuillez nous contacter ou consulter nos autres notes d'application.
© Copyright ePrep Pty Ltd 2025, R01
Informations sujettes à modification sans préavis.