Materiali di Riferimento nella
Chimica Analitica
Definizioni e Classificazione
1
IL RUOLO DEI MATERIALI DI RIFERIMENTO NEL
CONSEGUIMENTO DELLA QUALITA’
QUALITA’ IN CHIMICA
ANALITICA
E’ facile immaginare come
l’impatto Sociale ed Economico
di Analisi errate coinvolga una
vastissima
area
della
vita
quotidiana:
Commercio, Salute Pubblica,
Ambiente
2
Fare una analisi corretta non significa solo evitare di
doverla rifare (duplicazione dei costi) ma, sopratutto
significa eliminare la possibilità di conseguenze.
Indice di Rischio
6
10
Biomedico
Rifiuti
3
10
Alimentari
Acque potabili
Acque
0
10
Sedimenti
Suoli
Tipo di Campione
3
1
Le misure analitiche, in qualsiasi ambito, devono essere
affidabili e comparabili per poter essere di aiuto nei
processi decisionali.
I laboratori analitici dispongono di strumenti e tecniche
sempre più sofisticati, ma nonostante questo devono
avvalersi di metodi e mezzi analitici validati e riferibili, in
modo da garantire la qualità del dato analitico e la sua
confrontabilità.
4
Cosa si intende in pratica per qualità
qualità di un
dato analitico?
La qualità di un qualsiasi prodotto, sia di una industria
che di un laboratorio, è legata alle richieste del futuro
utilizzatore di tale prodotto, che sono espressione dei
suoi ‘bisogni’ o delle sue aspettative sia implicite che
esplicite. Quindi la qualità che ci si propone di ottenere
sarà in relazione con tali bisogni, e il livello da essa
raggiunto dipenderà dal soddisfacimento degli stessi.
5
Cosa si intende in pratica per qualità
qualità di un dato analitico?
Non è possibile ottenere l’assoluta certezza della qualità,
ma questa deve essere comunque garantita. Per
garanzia di qualità si intende il raggiungimento della
stessa con una elevata probabilità. Tutto questo è
possibile mediante l’applicazione di un programma
‘globale’ di gestione e controllo della produzione dei dati
definito PROGRAMMA di Garanzia di Qualità.
6
2
Il laboratorio
deve
mantenere nel
tempo la qualità
dei dati analitici
e questo si può
ottenere
mediante
controlli interni
ed esterni.
7
CRM’s
Validazione dati
GLP
QC Interno
Carte di Controllo
PROGRAMMA di GARANZIA
LRM’s
della QUALITA’
Scambi tra LAB
QC Esterno
Esercizi Interlab.
8
Programma garanzia di qualità
qualità:
‘è un sistema che considera ogni aspetto
delle attività svolte all’interno del laboratorio
chimico così da individuare i possibili
problemi e indicare le procedure
ed i controlli più efficaci.’
9
3
Valutazione Qualità
Qualità
TECNICHE DI CONTROLLO DI QUALITA’.
INTERNE
1. Uso di materiali di riferimento certificati (CRM’s)
2. Misure ripetute
3. Campioni di controllo interni
4. Carte di controllo (costruite con l’ausilio di CRM)
5. Scambi fra operatori e fra strumentazioni
6. Audits interni
10
Valutazione Qualità
Qualità
TECNICHE DI CONTROLLO DI QUALITA’.
ESTERNE
1. Performance Testing, Proficiency Testing
2. Scambio di campioni
3. Audits esterni
11
Esistono diversi tipi di Esercizi Interlaboratorio:
1)
Esercizi di Certificazione, in cui l’obiettivo è la
certificazione di una o più proprietà (ad es. analita) di
un Materiale di Riferimento;
2) Esercizi di Standardizzazione, in cui l’obiettivo è lo
studio delle prestazioni di un metodo (“test method”);
3) “Proficiency tests”, in cui l’obiettivo è la valutazione
delle prestazioni dei laboratori partecipanti;
4) Studi in Collaborazione (Collaborative trails) , in cui
un gruppo di laboratori cerca di migliorare le proprie
prestazioni analitiche o di ottimizzare un metodo
analitico.
12
4
PERCHE’
PERCHE’ effettuare Esercizi Interlaboratorio
I programmi di controllo analitico, basati su esercizi
interlaboratoriali, sono un importante e indispensabile
mezzo per:
1)
“Comprendere" la presenza di errori sistematici,
2)
Per migliorare la qualità del lavoro,
3)
Per motivare l'analista
4)
Per poter dimostrare ai committenti la qualità dei
risultati del laboratorio.
13
•
Esercizi Interlaboratorio
Le esperienze recenti hanno dimostrato che la
partecipazione degli stessi laboratori a due o più
circuiti successivi, ha condotto ad un sostanziale
miglioramento della qualità del dato analitico, purché
tali circuiti siano programmati con regolarità e non vi
siano troppi periodi morti tra l'invio del campione e la
convalida del dato stesso.
Questi controlli sono oggi indispensabili e sono da
considerarsi una base per l'accreditamento e la
certificazione dei laboratori pubblici e privati, secondo
le indicazioni comunitarie.
14
QUANDO effettuare Esercizi Interlaboratorio
1)
Documentare la riferibilità delle misure, quando non
siano disponibili campioni di prima linea o materiali
certificati;
2)
Validare i metodi di prova;
3)
Certificare materiali di riferimento (Guide ISO 30-305);
4)
Valutare la competenza tecnica dei laboratori
(Proficiency tests o prove valutative, rif. Guida ISO
43).
15
5
•
Esercizi Interlaboratorio
Le prove valutative sono indicate dalla UNI CEI EN ISO/IEC
17025 come strumento per l'assicurazione della qualità dei
laboratori, e la UNI CEI EN ISO/IEC 17011 richiede che gli
organismi di accreditamento verifichino la competenza
tecnica dei laboratori anche mediante i risultati dei
proficiency tests.
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•
Esercizi Interlaboratorio
Le prove valutative dovrebbero essere gestite da
organizzazioni che operano tra l’altro in conformità alle
Guide ISO/IEC 43-1:1997 e 43-2:1997, ed alle linee guida
ILAC G13:2000 Guidelines for the Requirements for the
Competence of Providers of Proficiency Testing Schemes.
Tali guide contengono i criteri per l'organizzazione dei
circuiti, la gestione dei campioni, e l'elaborazione dei
risultati.
I
Laboratori devono assicurarsi della conformità
dell'organizzazione alle prescrizioni delle Guide citate.
17
•
La qualità dei risultati analitici
I risultati possono risultare errati per
diverse ragioni:
• Errore di calcolo
• Strumento non tarato
• Metodo non adatto
• Errori di campionamento
Ovvio: nessuno produce dati errati
deliberatamente
18
6
•
La qualità dei risultati analitici
Al fine di migliorare la qualità dei risultati
analitici, è indispensabile non solo la
messa a punto di tecniche sempre più
sensibili e selettive ma sopratutto
l’individuazione e minimizzazione degli
errori durante l'intera metodologia analitica.
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IL MATERIALE DI RIFERIMENTO CERTIFICATO
(CRMs)
PERMETTE
LA
VERIFICA
DELL’ACCURATEZZA E LA
STIMA DELL’
INCERTEZZA
ACCURATEZZA
INCERTEZZA
QUALITÀ
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Uso dei CRM nella valutazione
dell’
dell’accuratezza
Valore
certificato
incertezza
C – Uc < T + Ut < C + Uc
C – Uc < T - Ut < C + Uc
21
7
22
MATERIALI DI RIFERIMENTO
L’uso di materiali di riferimento è il modo più semplice di
dimostrare l’accuratezza dei propri risultati e verificare la
prestazione del laboratorio in qualsiasi momento
Inoltre viene
risolto il problema della confrontabilità dei dati
ottenuti da laboratori diversi
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L’ISO (International Organization for Standardization) è la
federazione Mondiale degli Organismi Nazionali per la
standardizzazione di oltre 120 Paesi.
La ‘mission’ è quella di promuovere e sviluppare la
standardizzazione e le attività ad esse connesse a livello
mondiale, nell’ottica di facilitare gli scambi internazionali di
beni e servizi e sviluppare la cooperazione in ambito
scientifico tecnologico ed attività economiche.
In ambito Italiano il riferimento è l’UNI ed in particolare
l’UNICHIM per il settore Chimico.
24
8
L‘ISO ha prodotto una serie di guide per l'utilizzo dei
materiali di riferimento, per la loro produzione e
certificazione:
ISO Guide 30:1992 Terms and definitions used in
connection with reference materials
ISO Guide 31:2000 Reference materials -- Contents of
certificates and labels
ISO Guide 32:1997 Calibration in analytical chemistry and
use of certified reference materials
ISO Guide 33:2000 Uses of certified reference materials
ISO Guide 35:2006 Reference materials -- General and
statistical principles for certification
25
L’ISO GUIDE 30 definisce la RIFERIBILITA’ (traceability) come la
“Proprietà del risultato di una misura o del valore di uno standard di essere
riferito ad un determinato campione, in genere uno standard nazionale od
internazionale, attraverso una catena ininterrotta di operazioni di confronti
aventi tutti una incertezza nota”.
La RIFERIBILITA’ può essere intesa come quell’insieme di operazioni
qualificate che collegano i risultati di una misurazione ai valori di Std.
Internazionali.
Sistema di
Riferimento SI
(metro, kg,
mole, A, s, ecc)
Standard
Primario
CRM
RM
Campione da
Analizzare
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Definizioni ISO GUIDE 30
• CAMPIONE PRIMARIO Campione che è designato, o
ampiamente riconosciuto, a presentare le migliori qualità
metrologiche e il cui valore è accettato senza riferimento ad
altri campioni della stessa grandezza in un dominio
specificato.
• CAMPIONE INTERNAZIONALE Campione riconosciuto da
un accordo internazionale per servire come base
internazionale a fissare il valore di tutti gli altri campioni della
grandezza in questione.
• CAMPIONE SECONDARIO Campione il cui valore è
assegnato per confronto con un campione primario per la
stessa grandezza.
27
9
Definizioni ISO GUIDE 30
MATERIALI DI RIFERIMENTO Materiale o sostanza per la
quale una o più proprietà sono sufficientemente ben stabilite
da essere usate per la taratura di un apparecchio, per la
valutazione di un metodo o per l’assegnazione di valori a
materiali.
MATERIALI DI RIFERIMENTO CERTIFICATI Materiale di
Riferimento, accompagnato da un certificato, per il quale uno
o più valori delle proprietà sono certificati da una procedura
che stabilisce la loro riferibilità ad un’accurata realizzazione
delle unità nelle quali i valori delle proprietà sono espressi e
per cui ciascun valore certificato è accompagnato da una
incertezza con un livello di fiducia stabilito.
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Definizioni
Altre definizioni importanti nell’ambito dei materiali di
riferimento sono:
ACCURATEZZA (ISO 5725/1, 3.6, UNI ISO 3534-1, 3.12)
esprime il grado di concordanza tra un risultato di una
prova e il valore di riferimento accettato
ESATTEZZA (ISO 5725/1, 3.7, UNI ISO 3534-1, 312)
Grado di concordanza tra il valore medio ottentuo da un
certo numero di risultati di prova e il valore di riferimento
accettato (espessa di solito come BIAS)
29
PRECISIONE (ISO 5725/1, 3.12, UNI ISO 3534-1, 3.14)
Grado di concordanza tra i risultati ottenuti da prove
indipendenti nelle condizioni stabilite
INCERTEZZA (VIM 3.9, UNI ENV 13005 B.2.18)
Parametro associato al risultato di una misurazione che
caratterizza la dispersione dei valori ragionevolmente
attribuibili al misurando.
TARATURA (VIM 6.11)
Insieme di operazioni che stabiliscono, sotto condizioni
specificate, la relazione tra i valori delle grandezze indicate
da uno strumento o da un sistema di misurazione oppure tra i
valori rappresentati da un campione materiale o da un
materiale di riferimento e i corrispondenti valori realizzati dai
campioni
30
10
COMPITO della METROLOGIA CHIMICA
La riferibilità non va considerata fine a
se stessa ma
L’OBBIETTIVO che ci si pone nell’ ACCERTAMENTO
della riferibilità è quello di GARANTIRE che le misurazioni
alla fine della catena di riferibilità possano essere espresse
in unità del SI con livelli di incertezza quantificati.
Solo in questo modo potremo dire che le misurazioni sono
ACCURATE e CONFRONTABILI con misure fatte da altri
laboratori con metodi diversi.
31
Le Misure CORRETTE dal punto di vista
METROLOGICO sono Misure CONFRONTABILI
SE
•
•
•
•
•
Il campione analizzato è rappresentativo
Il misurando è definito
Vengono utilizzati riferimenti appropriati
Viene utilizzato un metodo analitico adatto
Si convalida il risultato
32
Ad esempio asserire che una taratura o una misura chimica è
‘riferibile’ non significa che tale misura sia più vicina al valore
vero’di quella ottenuta usando metodi e standard non riferibili,
ma vuol dire che tale misura POSSIEDE, tutti gli
elementi necessari alla sua CREDIBILITA’.
33
11
L’impiego del CRM trasferisce nel laboratorio tutta la
competenza ed i Know-how analitico incorporato
dell’agenzia di certificazione ed dei suoi laboratori di fiducia.
L’uso dei MR in campo analitico ha lo scopo di dotare di
significato i risultati ottenuti in termini di :
Riferibilità
Incertezza
consentendo una confrontabilità nello spazio e nel
tempo altrimenti impossibile
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PERCHE’
PERCHE’ impiegare i CRM
• Per ridurre i rischi di errore riducendo in
definitiva i costi e le possibili contestazioni
• Per conseguire l’accreditamento
• Per aumentare la competitività
• Per aumentare la credibilità
• Per rendere i dati confrontabili con altri
laboratori
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QUANDO è necessario impiegare i CRM
• Nella taratura della strumentazione
• Costruzione curva di taratura
• Per verificare la capacità di recupero
(standard interno o surrogato)
• Per verificare l’idoneità di un metodo
• Per sviluppare e validare nuovi metodi
36
12
FILIERA PROCESSO ANALITICO
CAMPIONAMENTO + PREPARAZIONE + MISURAZIONE =
Rappresentatività
Stabilità
Contaminazione
Manipolazione
RISULTATI
Confronto con unità SI
o scale convenzionali
± Incertezza
Dissoluzione
estrazione
diluizione
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CLASSIFICAZIONE
Nel manuale UNICHIM 197 viene adottata una classificazione
per i materiali di riferimento collegata all’uso che ne viene
fatto in laboratorio, sia che si tratti di RM che di CRM.
Si distingue tra:
1) Materiali per il corretto funzionamento dello strumento di
misura
2) Materiali di taratura degli strumenti per le grandezze da
misurare
3) Materiali per la convalida e il controllo delle prestazioni
analitiche.
38
1) Materiali per il corretto funzionamento
dello strumento di misura
Per garantire la qualità dei propri risultati il laboratorio deve
dotarsi di procedure che consentano la verifica ed il
mantenimento del corretto funzionamento degli strumenti.
Questa operazione è indipendente dalla taratura della
strumento per le grandezze da misurare e dai metodi analitici
per cui lo strumento viene usato.
I CRM utilizzati per questo scopo sono disponibili in
formulazioni diverse e spesso vengono forniti direttamente
dalla casa produttrice dello strumento.
39
13
Questi CRM devono essere riconosciuti da un Istituto
Metrologico Primario, o tarati per confronto con altri in
possesso di tale riconoscimento.
Vediamo alcuni esempi:
Spettrofotometro UV-VIS: accuratezza della
d’onda determinata con filtri all’Ossido di Olmio.
lunghezza
Gascromatografia: non si usano sostanze particolari, ma i
parametri strumentali devono essere controllati da centri SIT
Assorbimento atomico: l’assorbanza
attraverso soluzioni di metalli a titolo noto.
viene
controllata
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2) Materiali di taratura degli strumenti per le
grandezze da misurare
Sono sostanze o miscele a concentrazione nota, a partire dai
quali ed utilizzando opportuni procedimenti, vengono preparate
soluzioni da utilizzare per l’operazione di taratura.
Nella scelta dei CRM va tenuto conto dell’INCERTEZZA
associata ai valori certificati.
41
L’operazione di taratura richiede che:
1) La relazione lineare che lega l’analita e la riposta
strumentale sia nota
2) Si devono effettuare un certo numero di soluzioni a
concentrazione nota in modo da coprire tutto l’intervallo per
cui si prevede risposta strumentale.
Nb nella preparazione delle miscele deve essere garantita la
riferibilità al materiale di partenza.
42
14
3) Materiali per la convalida e il controllo
delle prestazioni analitiche.
Questi materiali devono avere composizione (matrici ed
analiti) il più simile possibile rispetto ai campioni da
esaminare ed avere il grado omogeneità e stabilità più alto
raggiungibile.
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I requisiti fondamentali che riguardano questa
classe di materiali (sia RM che CRM) sono:
1) OMOGENEITA’
2) STABILITA’
3) VALORI DELLE PROPRIETA’ DI INTERESSE
che devono risultare da misure condotte con regole
e procedimenti rigorosi (es. del protocollo europeo
stabilito dal BCR)
44
COME scegliere i CRM
Qual’è quindi il criterio di scelta più corretto per un
materiale di riferimento? A che tipo di informazione non si
può rinunciare?
Il criterio di scelta più importante riguarda il corredo
di informazioni che accompagna il materiale,
soprattutto per quanto riguarda i dati analitici.
45
15
Frequenza ed uso dei CRM
La frequenza ottimale nell’uso dei campioni di riferimento
dipenderà dalla stabilità del sistema di misura e dalle
interferenze esterne.
Poiché tutti i dati ottenuti durante il periodo, last-know-in
control al first-know-out of-control possono essere sospetti
occorre che tale intervallo sia il più corto possibile.
L’uso dei CRM è una delle procedure che abbassa il
rischio di errori.
46
IL CONTROLLO DI QUALITA’ DEI DATI
ANALITICI
NON
PUO’
ESSERE
PIU’
CONSIDERATO COME OPZIONALE ED “ UNA
TANTUM”
ma
IL CONTROLLO DI QUALITA’ DEI DATI
ANALITICI E’ E DEVE ESSERE CONSIDERATO
UN PROCESSO CONTINUO
47
LE MISURE CORRETTE COSTANO MOLTO
LE MISURE SBAGLIATE
COSTANO MOLTO DI
PIU’
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16
• BIBLIOGRAFIA
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
[1] APAT guide tecniche su metodi di analisi e di monitoraggio RTI
CNT_SSc 3/2002
[2] Pure Appl. Chem., Vol. 74, No. 5, pp. 835–855, 2002
[3] Taylor Introduzione all’analisi degli errori Ed. Zanichelli (1986)
[4] J.C.Miller, J.N.Miller Statistics for Analytical Chemistry E. Horwoord
Ed. (1993)
[5] D.C. Harris. Chimica Analitica Quantitativa Ed. Zanichelli, (1991)
[6] ISO/IEC 17025:1999. General Requirements for the Competence of
Calibration and Testing Laboratories. ISO, Geneva (1999)
[7] RAPPORTI ISTISAN 03/03 Quantificazione dell’incertezza nelle
misure analitiche. Seconda edizione (2000) della Guida EURACHEM
CITAC CG 4
[8] SINAL DT-0002. Guida per la valutazione e la espressione
dell’incertezza nelle misurazioni (2000)
[9] EURACHEM Guide The Fitness for Purpose of Analytical Methods
(1998)
[10]
UNICHIM Manuale 197 (2003) Guida alla scelta e all’utilizzo
dei materiali di riferimento
[11] European Commission, Guidelines for the production and
certification of BCR reference material, October 1999
49
17