surowce II st 2011-12 04 ST i NST metody badania surowców.pdf

Fizyczne metody badania kosmetyków

Podział na dwie grupy:

• Obowiązkowe i dodatkowe

• Obowiązkowe

- wymagane prawnie badania dermatologiczne, aplikacyjne, oceny

bezpieczeństwa oraz badania trwałości

- badania wykonywane przez producenta: przed zatwierdzeniem

receptury, w trakcie produkcji, po jej zakończeniu

- obejmują badania mikrobiologiczne receptury i surowców, badania

fizykochemiczne, testy lepkości, stabilności itp., zawartości

poszczególnych składników w produkcie finalnym itp.

• Cel badań:

- zapewnienie bezpieczeństwa produktu, określenie receptury – czy

Metody badania surowców

kosmetycznych

jest właściwa, odpowiednio skomponowana itp.

Surowce kosm 04 2011/12

Przygotowanie próbek do badań

• Prawidłowość pobierania próbek produktów

kosmetycznych

- z opakowań oznaczonych nazwą wytwórcy i numerem serii –

założenie: produkt jednolity w rozumieniu GMP oraz że wynik

badania próbki pozwala na wyciągnięcie wniosku w odniesieniu

do całej serii

• Sposób pobierania

- w odpowiedniej ilości do analiz, dobrze wymieszaną

- produkty niedające się wymieszać - pobierane z kilku (co najmniej 3)

miejsc

- badania tożsamości i zanieczyszczeń produktów – w jednej próbce

pojedynczej (o ile monografia szczegółowa nie przewiduje inaczej)

- badania ilościowe – co najmniej dwa oznaczenia i wyznaczenie

Przygotowanie próbek do badań

• Przeprowadzenie próbek do roztworu (rozpuszczanie,

roztwarzanie)

• Wydzielanie, rozdzielanie i zatężanie analitu (oznaczanego

związku/-ów)

• Maskowanie czynników zakłócających pomiar

• Derywatyzację analitu

średniej arytmetycznej – o ile nie ma innych wytycznych

Ocena jakości surowców i produktów

• Aktywność biologiczna związku – powiązana

z właściwościami fizykochemicznymi

• Istotne ‘klasyczne’ właściwości molekularne: elektronowe,

lipofilne, steryczne, wiązania wodorowe  pozwalają

przewidzieć niektóre zagrożenia toksykologiczne

- mała masa cząsteczkowa przy charakterze

hydrofobowym – warunkuje lepszą penetrację przez

skórę niż związków o wyższej m. cz.

- bezpieczeństwo stosowania – łatwopalność,

Parametry określające właściwości fiz.-chem.

• Postać i właściwości

• Cechy budowy anatomicznej

• Rozpuszczalność

• Temperatura topnienia/wrzenia/krzepnięcia

• Gęstość

• Lepkość

• Współczynnik załamania światła

• Skręcalność optyczna/właściwa

• Konsystencja

• pH roztworu

• Widma absorpcyjne (UV, IR)

wybuchowość

Parametry określające właściwości fiz.-chem.

• Czystość chemiczna

- przeźroczystość, zmętnienie, zabarwienie roztworu,

kwasowość/zasadowość, zanieczyszczenia jonami

nieorganicznymi, zawartość metali ciężkich, strata

masy po suszeniu, obecność specyficznych

zanieczyszczeń wynikających np. z syntezy –

pozostałości lub trwałości ocenianych substancji,

pozostałości lotnych rozpuszczalników

• Czystość mikrobiologiczna

• Zawartość

Ocena tych parametrów i ich zgodność z wymaganiami

certyfikatu – świadczy o jakości użytych składników

Definicje parametrów fizykochemicznych (wg FP)

• Cechy budowy anatomicznej – parametr niezbędny do

identyfikacji składników pochodzenia naturalnego

(roślinnego lub zwierzęcego)

- ocena dokonywana na podstawie analizy

organoleptycznej lub mikroskopowej (analiza

tożsamości skrobi pochodzącej z różnych roślin)

• Temperatura topnienia – temp. całkowitego przejścia ze

stanu stałego w ciekły

- zakres t.t. – pomiędzy tworzeniem się pierwszych kropli

cieczy i całkowitego przejścia w stan ciekły –

wytworzenie menisku

- topnienie z rozkładem – zwęglenie,

ściemnienie, wydzielenie gazu itp.

- pomiar – aparaty grzewcze, kapilary

Definicje parametrów fizykochemicznych (wg FP)

• Temperatura krzepnięcia

• Temperatura wrzenia – temp. przy której prężność par jest

równa ciśnieniu zewnętrznemu (101,3 kPa = 760 mm Hg)

- zakres t.w. – temperatura przy oddestylowaniu 5

pierwszych kropili cieczy i najwyższą temp. przy

destylacji cieczy przy w/w ciśnieniu

- ogrzewanie na łaźni wodnej dla cieczy niskowrzących

- jeśli t.w. < 40 C – zalecany specjalny aparat destylacyjny

Definicje parametrów fizykochemicznych (wg FP)

• Płynięcie cieczy – przesuwanie warstw cieczy względem

siebie

- działanie hamujące na ten ruch - siła tarcia wewnętrznego

(oddziaływanie międzycząsteczkowe – budowa przestrzenna, polarność

cząsteczek cieczy)

- lepkość - właściwość cieczy i ciał półciekłych związana z występowaniem

w nich tarcia wewnętrznego

- aby przesunąć warstwę cieczy o powierzchni 1 m 2 względem drugiej o tej

samej powierzchni należy użyć siły wprost proporcjonalnej do

(współczynnika) lepkości dynamicznej

• Lepkość dynamiczna - wyrażana jako siła (w N) konieczna do

przesunięcia równolegle do płaszczyzny przesuwu dwóch warstw

cieczy każdej o powierzchni 1 m 2 przy prędkości 1 m/s na

odległość 1 m

- wymiar: niutonosekunda na m 2 , czyli N ∙s ∙ m -2 = Pa ∙s

z termometrem z podziałką co 0,1 C

- przy obliczaniu t.w. należy ją skorygować

uwzględniając aktualne ciśnienie atmosferyczne

(paskalosekunda)

Definicje parametrów fizykochemicznych (wg FP)

- siła działająca na jednostkę powierzchni – naprężenie ścinające

- względna szybkość przesuwania się miedzy sobą warstw – szybkość

ścinania

• Lepkość – stosunek (iloraz) naprężenia ścinającego do szybkości

ścinania

• Ciecze newtonowskie – czyste rozpuszczalniki i bardzo rozcieńczone

roztwory

- lepkość zależy od temperatury (stała w stałej temperaturze) i ciśnienia

• Większość cieczy – ciecze nienewtonowskie – nieidealnie lepkie

- lepkość nie jest stała w stałej temperaturze, zależy (zwykle nieliniowo)

Definicje parametrów fizykochemicznych (wg FP)

Zależnie od charakteru substancji określa się:

• Lepkość dynamiczną – lepkość bezwzględna [Pa∙s]

• Lepkość względna – stosunek lepkości dynamicznej roztworu do

lepkości dynamicznej rozpuszczalnika

• Lepkość kinematyczna – stosunek lepkości dynamicznej do gęstości

badanej cieczy [m 2 /s]

• Przy określaniu lepkości – należy podać temperaturę (lepkość na ogół

zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury)

od naprężenia ścinającego

Określenie tożsamości

Definicje parametrów fizykochemicznych (wg FP)

Współczynnik załamania światła (współczynnik refrakcji)

• Stosunek szybkości światła w powietrzu do szybkości światła w danym

ośrodku wyrażony stosunkiem sinusa kata padania do sinusa kąta

załamania w danym ośrodku

- istnieje zależność między współczynnikiem załamania światła

roztworu i stężeniem substancji rozpuszczonej – wykorzystywania

do ilościowego oznaczania

Skręcalność optyczna – zdolność substancji optycznej czynnej do zmiany

płaszczyzny drgań spolaryzowanej liniowo fali elektromagnetycznej 

chiralność - obiektów chiralnych nie można nałożyć na siebie na drodze

translacji i obrotu w przestrzeni .

Skręcalność właściwa – 10 cm warstwa roztworu zawierającego 1 g

substancji w 1 cm 3

pomiar lampa sodowa (589 nm), rtęciowa (546 nm), podawane w wyniku,

podobnie jak temp.

- skręcalność właściwa (s.w.) - charakteryzuje substancje jakościowo

Wykorzystanie reaktywności wynikającej z budowy strukturalnej, w tym

m.in.:

- obecności grup funkcyjnych, np.

- aminowej aromatycznej I rz. – reakcja diazowania i sprzęgania

z 2-naftolem – pomarańczowe zabarwienie lub osad

- estrowej – tworzenie kwasów hydroksamowych

z hydroksyloaminą dających niebieskoczerwone

kompleksy z FeCl 3 – środowisko kwaśne i inne

- jonów, np.

- chlorków, bromków – reakcja z AgNO 3 w środowisku HNO 3

- fosforanów – żółty osad w reakcji z AgNO 3

- siarczanów(VI) – reakcja z BaCl 2 w środowisku HCl

- salicylanów – fioletowe zabarwienie w reakcji z FeCl 3

- może stanowić podstawę oznaczania stężenia danego składnika, o ile znana jest s.w.

Określenie tożsamości

Ocena stabilności produktu

Wykrycie zanieczyszczeń

• Produkcyjne – niespecyficzne – źródło: surowce i rozpuszczalniki,

zanieczyszczenia z aparatury

• Degradacyjne – zanieczyszczenia specyficzne: uboczne produkty

podczas syntezy, produkty rozkładu danej substancji (niewłaściwe lub

długotrwałe przechowywanie; rozkład pod wpływem światła, wilgoci,

temperatury  reakcje utleniania i redukcji, fotolizy, hydrolizy itp.)

Zanieczyszczenia surowców

• Organiczne – powstałe w procesie syntezy lub podczas

przechowywania (także pozostałości reagentów)

• Nieorganiczne – głównie z procesu technologicznego (np. metale

ciężkie, sole i odczynniki, katalizatory i inne substancje stosowane np.

w procesie oczyszczania)

• rozpuszczalnikami – ciecze organiczne, lotne lub nielotne o znanej

toksyczności

• Zapach / kolor (w porównaniu z próbkami zamrożonymi)

• Wskaźnik pH

• Lepkość

• Zmiana wielkości cząstki (dla emulsji)

• Utrata masy (w opakowaniach komercyjnych) nieprzekraczająca 1% na

miesiąc przy przechowywaniu w temp. 45 C

• Zawartość konserwantów

• Zawartość substancji czynnej środka kosmetycznego

Obowiązki producenta przed wprowadzeniem

kosmetyku na rynek

• Przekazanie do krajowego systemu następujących danych:

- nazwa handlowa kosmetyku

- skład jakościowy/ilościowy

- cechy fizykochemiczne produktu

- informacje o skutkach niepożądanych jakie mogą wystąpić w wyniku

jego stosowania

• W produktach kosmetycznych nie mogą być obecne substancje

chemiczne uznane za rakotwórcze, mutagenne, działające

szkodliwie na reprodukcję

• Wykorzystywane składniki aktywne muszą mieć:

- udowodnioną skuteczność

- występować w produktach w określonym stężeniu

Analiza jakościowa/ilościowa

składu produktów kosmetyczno-leczniczych

Zadanie złożone i trudne

• Skomplikowany skład produktu kosmetyczno-leczniczego

- substancje czynne

- substancje bazowe o charakterze lipofilowym (np. euceryna,

wazelina, lanolina) lub o charakterze hydrofilowym (np. woda,

glicerol, inne alkohole i in.)

- składniki dodatkowe konieczne do wytworzenia produktu

kosmetycznego, np. nośniki substancji czynnych, związki

konserwujące kosmetyk, SPC, związki nawilżające itp.

- substancje czynne w mniejszym stężeniu niż substancje bazowe i/lub

dodatkowe

- produkty rozkładu substancji czynnych często maja budowę zbliżona

do substratu

• Wybór złej metody analitycznej

- trudności w oznaczaniu  niepowodzenia w wytwarzaniu

kosmetyków/dermokosmetyków  możliwość pewnego

zagrożenia dla zdrowia

Metoda analityczna

Walidacja metody – podstawowe pojęcia

• Zbiór wszystkich czynności związanych z wykonaniem analizy od chwili

przygotowania danej próbki do pomiaru wielkości mierzonej (podstawa

oznaczenia), a następnie opracowania wyników

• Metody w analizie ilościowej, jak również w jakościowej – powinny być

objęte procesem walidacji

• Proces walidacji metody analitycznej – wykazanie:

- czy metoda jest przydatna do określonej analizy

- czy jest powtarzalna

- czy oznacza się odpowiednią dokładnością, wykrywalnością

i oznaczalnością

- czy spełnia warunek liniowości, selektywności i specyficzności

- określenie innych parametrów: niepewność, zakres oznaczania,

• Wartość rzeczywista (wartość oczekiwana) – wartość otrzymana po

dokonaniu odpowiedniego pomiaru próbki

• Wartość oznaczona – wartość uzyskana po zastosowaniu

odpowiedniej procedury analitycznej – najczęściej średnia

arytmetyczna z uzyskanych wyników pomiaru

• Dokładność pomiaru – zgodność pomiędzy wynikiem pomiaru

a wartością rzeczywistą w próbce

• Precyzja pomiaru – zgodność pomiędzy wynikami niezależnych

oznaczeń próbek

• Niepewność pomiaru – odnosi się do wyniku pomiaru – określa

przedział wokół wartości średniej w którym może się znaleźć (na

określonym poziomie ufności) wartość oczekiwana

dokładność pomiaru, trwałość analitu

Parametry walidacji

Ilościowe parametry walidacji

• Jakościowe

- selektywność – możliwość zastosowania metody do oznaczenia

analitu w obecności innych składników występujących w próbce

oznaczanej bez wystąpienia interferencji

- specyficzność – najwyższy stopień selektywności (selektywność

• Liniowość (zakres roboczy)

• Odzysk (dokładność)

• Precyzja

• Granica wykrywalności i oznaczalności

• Powtarzalność/odtwarzalność

• Odporność metody

• Niepewność metody

100%) – jest wartością absolutną (HPLC, GC)

Ilościowe parametry walidacji

Dokładność metody/pomiaru

• Stopień zgodności wyniku pomiaru z wartością prawdziwą wielkości

mierzonej

• Niedokładność pomiaru – stopień niezgodności wyniku pomiaru

z wartością prawdziwą wielkości mierzonej

• Czynniki wpływające na dokładność metody:

- błędy przypadkowe

- błędy systematyczne

• Wyznaczanie dokładności:

- dodatek wzorców do prób badanych

- jeśli brak wzorców – porównanie wyników uzyskanych daną metodą

Ilościowe parametry walidacji

Dokładność metody/pomiaru

• Wyznaczanie dokładności:

- dodatek wzorców do prób badanych

- jeśli brak wzorców – porównanie wyników uzyskanych daną metodą

z wynikami uzyskanymi metodą uznaną za referencyjną

- przedstawiana jako procent (odsetek) odzysku

odzysk = X i /Z, gdzie:

X i – oznaczona ilość analitu w próbce

Z – znana ilość analitu w próbce

• Odzysk dla składnika głównego powinien wynosić 95-105%, dla składników na

poziomie śladowym 80-120%

• Dokładność – opisana przez błąd bezwzględny lub błąd względny w %

• Przy ocenie dokładności – min. 9 pomiarów co najmniej w trzech zakresach

z wynikami uzyskanymi metodą uznaną za referencyjną

stężeń, powtarzając każde oznaczenie (co najmniej) trzykrotnie

Ilościowe parametry walidacji

Precyzja metody

• Stopień rozrzutu pomiędzy wynikami danej serii pomiarów

- wyrażana odchyleniem standardowym oraz przedziałem ufności dla

pojedynczego wyniku oznaczenia lub wartości średniej

• Powtarzalność metody

- ocena wyników analizy otrzymanych w krótkim okresie czasowym,

wykonane przez jednego analityka w tych samych warunkach (ten

sam sprzęt, odczynniki itp.)

• Odtwarzalność metody

- czy wyniki konkretną metodą prowadzą do identycznych rezultatów

w różnych laboratoriach, na różnym sprzęcie, przez różnych

analityków

• Precyzja pośrednia

- określa różnice między wynikami uzyskanymi w tym samym

laboratorium, ale w innym czasie i przez innego analityka

• Oznaczenie – jak poprzednio: 3 stężenia, min. po 9 oznaczeń, powtórzenie każdego

pomiaru – trzykrotnie

• Precyzja metody – wyrażona wartością odch. standardowego i współ. zmienności

Ilościowe parametry walidacji

Liniowość metody (zakres roboczy)

• Określa zdolność uzyskiwania wyników pomiarów analitycznych wprost

proporcjonalnych do stężenia/zawartości w oznaczanej próbce

- liniowość zgodna z równaniem regresji y = ax + b, przy czym b

powinno być równe 0

- wartość a (wsp. kier.) – określa czułość metody

• Współczynnik korelacji r – charakteryzuje zależność pomiędzy

wartością pomiarową a stężeniem/zawartością substancji

- wysoka wartość r – dobra liniowość metody; jednocześnie określa

liniowy zakres metody analitycznej

- w przypadku oznaczania substancji czynnej w próbce r 0,995, przy

oznaczaniu składników śladowych r 0,980

• Zakres metody – przedział stężeń analitu, przy którym oznaczenie jest

prowadzone z odpowiednią dokładnością, precyzją i liniowością

Ilościowe parametry walidacji

• Granica wykrywalności (LOD) – najmniejsza ilość substancji badanej,

jaka może być wykryta, lecz niekoniecznie oznaczona z dobrą

dokładnością i precyzją (3 razy wyższy sygnał niż ‘szum’)

DL = 3,3 S/ a

S- odchylenie standardowe

a – wsp. kier. prostej regresji

• Granica oznaczalności (LOQ) – najmniejsza ilość badanej substancji, która

może być oznaczona z dobra dokładnością i precyzją (stosunek sygnału

substancji badanej do sygnału zakłóceń 10 : 1

DQ = 10S/ a

• Odporność metody – dopuszczalne zmiany w procedurze analitycznej

bez istotnego wpływu na uzyskiwane wyniki

- zmiana: inna seria odczynników, materiałów pomocniczych, (kolumny

chromatograficznej) , czasem przechowywania próbki

- odporność metody – wyrażona także odtwarzalnością pomiarów

Ilościowe parametry walidacji

• Niepewność metody

wynik = wartość niepewność

- niepewność – wyrażona za pomocą odchylenia standardowego

(wartość bezwzględna) lub współczynnika zmienności

• Trwałość analitu/próbki

- pomiar stężenia substancji oznaczane w próbce w określonych

odstępach czasowych

- jako trwałe – roztwory standardów i próbek, których wartość

pomiarowa po 48 h zmienia się o 2% w porównaniu z wartością

pomiarową próbki i wzorców przygotowanych ex tempore

• Eliminacja wyników wątpliwych

- test Q-Dixona

Q = (x n – x w ) / R

x w – wynik wątpliwy oznaczenia

x n – wynik oznaczenia najbliższy co do wielkości w uporządkowanym szeregu

wyników o coraz większej wartości

R – rozstęp – różnica między największym i najmniejszym wynikiem w serii

wynik odrzucamy, gdy Q jest większe od wartości krytycznej Q k (z tablic)

Błędy pomiarowe

• Błąd systematyczny – wartość stała gdy wykonujemy pomiar w tych

samych warunkach

• Źródła błędów systematycznych

- błędy aparaturowe (wahania temperatury, zanieczyszczenia,

uszkodzenie)

- błędy metody (niespecyficzny odczynnik, nietrwała próbka)

- błędy operatora (zły odczyt, błąd w obliczeniach, w przygotowaniu

próbki)

• Błąd przypadkowy – różne wartości, wyniki kolejnych pomiarów

zmieniają się w sposób losowy

• Błąd nadmierny – wyraźne odstępstwo wyników od pozostałych (źródło

– najczęściej człowiek)

Ciąg dalszy zapewne nastąpi niebawem

Dziękuję za uwagę

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: