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BUENAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO: CERTEZA DE CALIDAD DE LAS MEDICIONES ANALÍTICAS “Podemos vencer a la gravedad, pero a veces la tarea resulta abrumadora.” —Werner von Braun En el capítulo 1 se describieron los principios generales para la realización de análisis cuantitativos, y en los capítulos 2 y 3 se explicaron los aspectos de la metodología de muestreo y las estadísticas, así como el análisis y manejo correcto de los datos. Cuando el analista se adhiere a estos lineamientos generales es muy probable que las mediciones sean correctas, y si se usan métodos bien establecidos, seguro se obtendrán resultados aceptables (exactos). No obstante, dependiendo del uso que se vaya a dar a los resultados, tal vez esto no sea suficiente para satisfacer al cliente. Esto es especialmente cierto si las mediciones son para propósitos reglamentarios o para análisis forenses que puedan tener que defenderse en una corte judicial. Como resultado, los conceptos de buenas prácticas de laboratorio (GLP, good laboratory practice), validación de métodos y certeza de calidad para laboratorios de pruebas han evolucionado como una forma de certificación, en la medida de lo posible, de que los resultados del análisis son correctos dentro de los límites prescritos o documentados. Diversas dependencias gubernamentales de Estados Unidos (EPA, FDA) y organizaciones privadas (por ejemplo, AOAC International, ASTM) han publicado sus propios lineamientos específicos para GLP o para validación de métodos y certeza de calidad. En seguida se describirán algunos de estos lineamientos, aunque todos ellos tienen elementos en común. Se describirán primero los elementos básicos para la GLP. Finalmente, la gerencia del laboratorio y los analistas deben usar el sentido común al juzgar qué procedimiento de certeza de calidad se debe llevar a cabo con base en el objetivo del análisis, la experiencia, los métodos disponibles, las limitaciones de tiempo y costo, y otras consideraciones similares. Pero cuanto más estrechamente se pueda apegar el analista a los lineamientos aceptados, mayor confianza se tendrá en los resultados. Re- cuérdese que un buen análisis es más que simplemente recibir una muestra y realizar un análisis de una sola vez. Si no se documenta correctamente, el esfuerzo, el tiempo y el costo del análisis se pueden desperdiciar. 04Christian(124-140).indd 12404Christian(124-140).indd 124 9/12/08 13:45:279/12/08 13:45:27 4.1 ¿QUÉ SON LAS BUENAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO? 4.1 ¿Qué son las buenas prácticas de laboratorio? La definición exacta de buena práctica de laboratorio depende de quién la defina y para qué propósito. Una definición amplia comprende temas como la organización del labora- torio, la administración, el personal, la instalación, el equipo, las operaciones, la validación de métodos, la certeza de la calidad y la conservación de registros. El objetivo es certificar ¿Por qué tener buenas prácticas de laboratorio? La respuesta a esta pregunta tal vez sea obvia. Pero se puede ilustrar por el bochorno que sufrió uno de los más prestigiados laboratorios analíticos del mundo, el del FBI. En 1995 participaba en la investigación de un caso muy notorio, el de la explosión intencional del edificio federal Alfred P. Murrah en Oklahoma, que arrasó parcialmente el edificio, mató a 168 personas e hirió a centenas. El laboratorio del FBI había rea- lizado análisis de los explosivos en la escena del incidente y aportó pruebas clave para el juicio. El jurado encontró a Timothy McVeigh culpable de todos los cargos de conspiración, explosión de bomba y asesinato en primer grado. Pero el grupo de de- fensores legales de McVeigh, buscando debilidades en la fiscalía, introdujo un informe de 157 páginas del Departamento de Justicia sobre el laboratorio del FBI, que se había emitido recientemente, con una lista de varias políticas y prácticas supuestamente descuidadas (sólo se admitieron tres páginas como prueba). El informe era resultado de una investigación de 18 meses realizada por un soplón del laboratorio, quien presentó cientos de quejas alegando contaminación en el laboratorio de la unidad de explosivos, entre cientos de otras acusaciones. ¡El soplón incluso fue testigo de la defensa en el juicio! Aunque el equipo del Departamento de Justicia no encontró pruebas de conta- minación, y la mayoría de las aseveraciones del soplón no se probaron, el equipo sí encontró pruebas de documentación insuficiente de los resultados de las pruebas, pre- paración incorrecta de los informes de laboratorio y administración inadecuada de los registros, así como sistema incorrecto de conservación de registros. Por tanto, el De- partamento de Justicia llegó a la conclusión de que la gerencia no había establecido procedimientos y protocolos de validación, ni los había hecho cumplir. La investigación dio como resultado 40 sugerencias sistémicas para corregir o mejorar laboratorios y procedimientos de laboratorio, incluyendo la obtención de acreditación por parte del Consejo de Acreditación de Laboratorios de la American Society of Crime Laboratory Directors (ASCLD/LAB). Algunas de las prácticas que debió instituir el laboratorio incluían: ● Cada investigador que analice pruebas debe preparar y firmar un informe por separado. ● Todos los expedientes de los casos deben contener notas, impresiones, gráficas y otros registros de datos que usaron para llegar a las conclusiones. ● El laboratorio debe desarrollar un sistema de conservación y recuperación de registros. ● Se deben refinar los procedimientos escritos para el manejo de pruebas y para evitar la contaminación. Es verdad que ahora muchos de estos cuidados importantes para el FBI no son apli- cables para muchos otros laboratorios. Pero ilustran la importancia de instituir buenas prácticas de laboratorio. Si el laboratorio del FBI hubiese sido más diligente en el cuidado de sus prácticas se habría evitado el alboroto de esta investigación. 04Christian(124-140).indd 12504Christian(124-140).indd 125 9/12/08 13:45:299/12/08 13:45:29 CAPÍTULO 4 BUENAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO: CERTEZA DE CALIDAD DE LAS MEDICIONES que cada etapa del análisis sea válido. Los aspectos que requieren atención especial varia- rán para cada laboratorio. Las buenas prácticas de laboratorio las han establecido organismos mundiales como la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OECD) y la International Organization of Standards (ISO). Las dependencias gubernamentales las han adoptado para sus propósitos como reglas que deben seguir los laboratorios al analizar sustancias sujetas a reglamentación. Los ejemplos incluyen formulaciones farmacéuticas, alimentos y mues- tras ecológicamente importantes. Las GLP se pueden definir como “un agrupamiento de reglas, procedimientos ope- rativos y prácticas establecidos por una organización dada que se consideran obligatorios con objeto de certificar la calidad y la corrección de los resultados que produce un labo- ratorio” (M. Valcarcel, Principles of Analytical Chemistry: Berlín: Springer, 2000, p. 323). Todas las GLP contienen dos elementos comunes: procedimientos operativos estándar (SOP, standard operating procedures) y una unidad de certeza de calidad (QAU, quality assurance unit). Los procedimientos operativos estándar brindan descripciones detalladas de las actividades que realiza el laboratorio. Ejemplos de esto son la cadena de custodia, el manejo y la preparación de muestras, el método analítico, el mantenimiento de los instrumentos, el archivo (conservación de registros) y aspectos similares. Proporcionan procedimientos detallados para el análisis de muestras que deberán seguir los analistas o técnicos. En general, éstos son más detallados que los métodos desarrollados que aparecen en las publicaciones científicas, ya que pueden variar el nivel de entrenamiento y la expe- riencia de diferentesmiembros del personal de laboratorio, aun cuando los químicos ana- líticos experimentados puedan requerir menos supervisión. La unidad de certeza de calidad por lo general es independiente del laboratorio y responde a la gerencia de la organización a la que está afiliado el laboratorio. La QAU es responsable de que se efectúen procedimientos de calidad y de su evaluación en forma continua; esto incluye auditorías frecuentes al laboratorio. 4.2 Validación de métodos analíticos La validación de métodos es el proceso de documentar o probar que un método analítico proporciona datos analíticos aceptables para el uso que se propone. Los conceptos básicos del proceso de validación cubren dos aspectos: ● El problema y los requisitos de datos ● El método y sus características de desempeño Como se mencionó en el capítulo 1, el proceso analítico se beneficia cuando el analista puede participar en la definición del problema, es decir, en asegurar que se planteen las preguntas adecuadas. Cuando los requisitos de datos están mal concebidos o son irreales, las medicio- nes analíticas pueden ser innecesariamente costosas si el método seleccionado es más exacto de lo que se requiere, o pueden ser inadecuadas si el método es menos exacto de lo que se necesita, o de valor cuestionable si no se conoce la exactitud del método. El primer paso en el desarrollo y validación de métodos es el establecimiento de requisitos mínimos, que esencialmente son las especificaciones del método para el propósito que se persigue. ¿Qué tan exacto y preciso tiene que ser? ¿Cuál es la concentración que se tiene como objetivo? JERARQUÍA DE LA METODOLOGÍA En el capítulo 1 se describió el procedimiento general para establecer cómo procederá un análisis. La jerarquía de la metodología (tabla 4.1) se puede considerar como sigue: Técnica → método → procedimiento → protocolo Las GLP certifican que se infor- men resultados correctos. El laboratorio debe tener una SOP para cada método. La QAU se encarga de certificar que se efectúen buenas prácticas de laboratorio. Cada miembro del laboratorio es responsable de seguirlas. Primero se identifica el pro- blema y los requisitos; luego se selecciona el método para cum- plir estos requisitos. 04Christian(124-140).indd 12604Christian(124-140).indd 126 9/12/08 13:45:299/12/08 13:45:29 Tabla 4.1 Jerarquía de la metodología analíticaa Definición Ejemplo Técnica Principio científico útil para Espectrofotometría. dar información de la composición. Método Adaptación bien determinada Método de para-rosanilina de una técnica para un para la medición de bióxido propósito de medición de azufre. seleccionado. Procedimiento Instrucciones por escrito ASTM D2914: método estándar de necesarias para aplicar prueba para el contenido de dióxido un método. de azufre en la atmósfera (método West-Gaeke). Protocolo Conjunto de instrucciones Método de referencia de EPA para la definitivas que se deben seguir, determinación de dióxido de azufre sin excepción, si los resultados en la atmósfera (método de analíticos han de ser aceptados para-rosanilina). para un propósito determinado. a Tomado de J. K. Taylor, Anal. Chem., 55(1983) 600A. Publicado en 1983 por la American Chemical Society. ● Selectividad ● Intervalo ● Linealidad ● Límite de detección ● Exactitud ● Límite de cuantificación ● Precisión ● Consistencia ● Sensibilidad Éstos son pasos importantes en el desarrollo de un método para un propósito específico que finalmente conducen a un método validado y atienden a la lista de características de validación antes indicadas. El nivel de jerarquía que se alcanza o se usa dependerá de la necesidad. Una técnica es el principio científico seleccionado para dar información acerca de la composición. La espectrofotometría proporciona información acerca de la concentración, a partir de la luz absorbida por la solución preparada de muestra. Un método es la adaptación de la técnica (usando la química adecuada) de manera que sea selectiva para un analito dado. Un procedimiento consiste en las instrucciones por escrito necesarias para utilizar el método (aquí es donde se entra al área más amplia de las GLP); no necesariamente alcanza la categoría de un método estándar. Finalmente, un protocolo es un conjunto de instruccio- nes prescritas específicamente, las cuales se deben seguir, sin excepción, si los resultados han de ser aceptados para un propósito; por ejemplo, para la reglamentación o la acción de EPA; el método ha sido validado para proporcionar resultados exactos para el analito espe- cificado en la matriz especificada y, por tanto, es un método de referencia. PROCESO DE VALIDACIÓN La necesidad de validar un método y el procedimiento que se ha de seguir son temas de decisión profesional, aunque en la actualidad existen procedimientos y lineamientos bas- tante bien prescritos que ayudan en la toma de decisiones. Las organizaciones gubernamentales e internacionales han establecido lineamientos para la correcta validación de métodos, en especial para métodos de presentación regla- mentaria. Por lo general incluyen estudios sobre: 4.2 VALIDACIÓN DE MÉTODOS ANALÍTICOS 04Christian(124-140).indd 12704Christian(124-140).indd 127 9/12/08 13:45:309/12/08 13:45:30 CAPÍTULO 4 BUENAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO: CERTEZA DE CALIDAD DE LAS MEDICIONES Método candidato Control de calidad Mediciones replicadas SRM Método independiente Añadir/ Sustituir Prueba en colaboración Método de exactitud conocida Método validado, evaluado, o ambos Precisión Sesgo Figura 4.1. Proceso general para la evaluación, validación, o ambas, de la metodología. [Re- impresa de J. K. Taylor, Anal. Chem., 55(1983) 600A. Publicado en 1983 por la American Che- mical Society.] Estos estudios se practican mejor durante el desarrollo de un método (si un método no tiene la sensibilidad necesaria, ¿para qué continuar?) La figura 4.1 es una visión general del proceso de validación. Los diferentes aspectos se explican en los siguientes párrafos. SELECTIVIDAD La selectividad es el grado en que el método puede medir al analito de interés en las ma- trices de las muestras que se analizan sin interferencia de la matriz (incluyendo otros analitos). Los efectos de la matriz pueden ser positivos o negativos. La respuesta analítica del analito en presencia de componentes potenciales de la muestra se compara con la respuesta de una solución que contenga sólo el analito. La selección de una metodología adecuada de medición es clave. Los métodos, incluso los previamente validados en térmi- nos generales, pueden no tener la seguridad de ser válidos para determinada matriz de la muestra. LINEALIDAD Un estudio de linealidad verifica que la respuesta sea linealmente proporcional a la con- centración del analito en el intervalo de concentración de las soluciones de muestra. El estudio debe realizarse usando soluciones estándar a cinco niveles de concentración, en el intervalo de 50 a 150% de la concentración de referencia del analito. Cinco niveles de concentración deben permitir la detección de curvatura de la curva de calibración. Cada estándar se debe medir por lo menos tres veces. Los datos de linealidad se juzgan a menudo con base en el coeficiente de determi- nación (r2) y la intersección con el eje y de la línea de regresión lineal. Un valor r2 �0.998 es indicio de ajuste aceptable de los datos a la línea de regresión. La intersección con el eje y debe ser un pequeño porcentaje de la concentración de referencia del analito, por ejemplo, �2%. Aunque estas evaluaciones estadísticas son una forma práctica de evaluar 04Christian(124-140).indd 12804Christian(124-140).indd 128 9/12/08 13:45:309/12/08 13:45:30 la linealidad, no la garantizan. Siempre se debe hacer una inspección visual de la curva de calibración. A menudo la linealidad se desvía un poco en los valores altoy bajo (razón de que se puedan preferir gráficas de mínimos cuadrados ponderados, en las que se da mayor peso en la línea de regresión a los puntos de la curva que tienen la menor desvia- ción). Una forma de evaluar el intervalo de linealidad es graficar un factor de respuesta (RF) contra concentración. Factor de respuesta � (señal � intersección con eje y)/concentración (4.1) Si se obtiene una gráfica con pendiente cero, esto indica que la respuesta va a ser lineal en este intervalo de concentración. Un cambio del factor de respuesta en el intervalo de concentración de calibración, por ejemplo, dentro de 2 a 3% del factor de respuesta en el nivel de referencia o del RF promedio se puede considerar como una linealidad aceptable. La línea de regresión en la figura 3.8 es y � mx � b. La intersección con el eje y es 0.595. En la figura 4.2 se muestra una gráfica del factor de respuesta contra concentración. La pendiente de la línea es �1.48 RF/1 ppm. Esto corresponde a �1.0 en el intervalo de concentración de 0.1 a 0.8 ppm, que es 1.8% del valor promedio de RF de 54.4. Ésta es una linealidad aceptable. Si la curva de calibración se desvía de la linealidad en el intervalo de 50 a 150% del nivel de referencia, la selección de un intervalo más estrecho, por ejemplo de 80 a 120%, puede dar la linealidad deseada. EXACTITUD La exactitud de un método es la cercanía del valor obtenido al valor verdadero para la muestra. Tal vez éste sea el parámetro más difícil de evaluar. Se debe considerar el mues- treo y el tratamiento de la muestra, además de la exactitud del método de medición. La exactitud del método se puede determinar en una de tres maneras. En orden creciente de importancia, éstas son: ● Estudios de recuperación ● Comparación de resultados usando otro método que se sabe que es exacto ● Análisis de un material de referencia Los estudios de referencia se llevan a cabo añadiendo una cantidad conocida del analito, ya sea a una matriz en blanco (una muestra que tiene un nivel no medible del analito de prueba) o añadiendo una muestra en la que se mide por el mismo procedimiento el analito y = �1.48x + 54.98 0 10 20 30 40 50 60 70 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Concentración, ppm F ac to r d e re sp u es ta ( y � 0 .5 95 )/ C Figura 4.2. Gráfica de factor de respuesta para la figura 3.8. La intersección con el eje y se resta de la correspondiente in- tensidad de fluorescencia para cada concentración (0.1, 0.2, 0.4 y 0.8 ppm) y se divide en- tre cada concentración. La respuesta por unidad de con- centración debe ser casi cons- tante para una buena linealidad. 4.2 VALIDACIÓN DE MÉTODOS ANALÍTICOS 04Christian(124-140).indd 12904Christian(124-140).indd 129 9/12/08 13:45:309/12/08 13:45:30 CAPÍTULO 4 BUENAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO: CERTEZA DE CALIDAD DE LAS MEDICIONES de fondo y se resta del valor total (muestra � añadido) para obtener la recuperación. Las muestras añadidas se deben preparar a tres niveles, los extremos y a mitad del intervalo. Se deben preparar por lo menos por triplicado. Un mejor método de validación consiste en realizar el análisis por dos métodos in- dependientes, de los cuales el segundo método se sabe que es exacto para la matriz de muestra que interesa. Idealmente, incluso el tratamiento de la muestra debería ser diferente. En la literatura científica (revistas, libros de referencia, libros de métodos estándar) será posible encontrar a menudo un método que sea aplicable a la muestra (pero que tal vez no sea adecuado para usarse debido al costo, a la falta de equipo, etc.). Si no se puede encon- trar alguno que se haya aplicado a la matriz de la muestra, pero se conoce uno que gene- ralmente es aplicable y exacto, entonces ése es el que se debe usar. Si los resultados por un método y por el otro concuerdan, es un buen indicio de que ambos funcionan bien para la muestra. Si no concuerdan, entonces no será posible sacar alguna conclusión, ya que cualquiera de los dos puede dar resultados erróneos con la muestra específica, aunque quizá sea más probable que el nuevo método sea el culpable. La forma ideal de validar un método consiste en analizar la composición de un ma- terial de referencia idéntico a la muestra. El National Institute of Standards (NIST) tiene como fin garantizar mediciones exactas y compatibles mediante el desarrollo, la certifica- ción y la distribución de materiales estándar de referencia (SRM, standard reference ma- terials). El programa SRM tiene más de 1 000 SRM disponibles para usarse en: 1) medi- ciones básicas en ciencia y meteorología; 2) análisis ambiental; 3) mediciones sanitarias, y 4) materiales industriales y producción. El NIST tiene estándares para composición química, propiedades físicas, materiales de ingeniería y otros (http://ts.nist.gov/ts/htdocs/ 230/232info/index.htm). Sirve como principal punto de contacto para la interconexión con esfuerzos similares en el sector privado, otras dependencias federales y entidades interna- cionales. Otros programas incluyen la American Society for Testing and Materials (ASTM), la American Association for Clinical Chemistry (AACC), la International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), la International Organization for Standardization (ISO) y la Unión Europea (UE). Se puede obtener información sobre cada una de estas entidades en sus sitios de red. Los estándares de composición química están certificados para las concentraciones dadas con un intervalo estadístico (desviación estándar) dado. Si el método cae a una dis- tancia de dos desviaciones estándar del valor certificado, hay una probabilidad de 95% de que haya una diferencia significativa (no aleatoria) entre los resultados. Dependiendo de los niveles de concentración que se están midiendo se puede establecer que la medición debe estar, por ejemplo, dentro de �2% del valor certificado, o quizá �10% si es un análisis de trazas, y así sucesivamente. Tal vez no se cuente con materiales de referencia idénticos en composición a la muestra, sino similares. Con todo, éstos darán un alto nivel de confianza en la validación. Cuando se hagan mediciones en materiales de referencia o por comparación con otro método, las consideraciones estadísticas sugieren que se hagan por lo menos seis grados de medición (siete mediciones) para una validación adecuada. PRECISIÓN La precisión de un método analítico se obtiene por análisis múltiples de una muestra ho- mogénea. La precisión general del método se puede determinar incluyendo la preparación de la muestra. Tales datos de precisión se obtienen en el laboratorio en un día usando alícuotas de la muestra homogénea que han sido preparadas en forma independiente. Tal precisión interlaboratorios se denomina repetibilidad. La precisión interlaboratorios, si es adecuada, también se determina como parte de una medición de reproducibilidad o con- sistencia del método (véase lo que sigue). También se puede determinar la precisión de las diferentes etapas del análisis, por ejemplo, la precisión de introducir una muestra dentro de un cromatógrafo de gases deter- La exactitud se determina mejor siguiendo el análisis de un ma- terial estándar de referencia. Se deben realizar por lo menos siete mediciones para validación estadística. La repetibilidad es la precisión interna del laboratorio. 04Christian(124-140).indd 13004Christian(124-140).indd 130 9/12/08 13:45:319/12/08 13:45:31 0 1 2 3 4 0 500 1 000 1 500 Concentración de hierro, ppm % D es v. e st . r el at iv a Figura 4.3. Dependencia de la desviación estándar relativa con respecto a la concentra- ción. minada al efectuar inyecciones múltiples de la misma solución de muestra. Nuevamente, las consideraciones estadísticas determinan que se deben hacer por lo menos siete medi- ciones para cada paso de la evaluación. SENSIBILIDAD La sensibilidad es la capacidad de distinguir dos concentracionesdiferentes y es determi- nada por la pendiente de la curva de calibración. Se puede medir la pendiente o las mues- tras de concentraciones muy próximas a niveles de concentración alto, intermedio y bajo. La sensibilidad y la precisión dictarán con cuántas cifras significativas se debe informar una medición. No se reporta 11.25% cuando el método apenas puede distinguir diferencias de 0.1% (diferencias relativas de 1%). INTERVALO El intervalo de trabajo de un método es el intervalo de concentración dentro del cual se obtienen exactitudes y precisiones aceptables. En general, también se incluye la linealidad. La exactitud y la precisión aceptables se definen al establecer los criterios para el método. La precisión, por supuesto, variará con la concentración, que se vuelve peor a bajas concen- traciones (figura 4.3), y a veces a altas concentraciones, como en las mediciones espectro- fotométricas. LÍMITE DE DETECCIÓN El límite de detección se debe determinar a partir de la definición que se dio en el capítulo 3. En general, se analizan réplicas en blanco de la matriz de la muestra para determinar el va- lor medio del blanco y su desviación estándar. Luego se añade analito a una matriz cerca del límite de detección (por ejemplo, para dar una señal de 10 veces la desviación estándar por arriba de la señal media de la réplica en blanco). El límite de detección es la concentración calculada para dar una respuesta igual a la señal en blanco más tres desviaciones estándar. LÍMITE DE CUANTIFICACIÓN Éste es igual a la concentración mínima de analito que se puede medir en la matriz de la muestra a un nivel aceptable de precisión y exactitud. Una precisión aceptable es una desviación estándar relativa de 10 a 20%, dependiendo de los niveles medidos de concen- tración. En ausencia de una precisión especificada se usa la concentración que dé una señal de 10 desviaciones estándar por arriba del blanco. CONSISTENCIA Ya se ha definido la precisión de un método. La repetibilidad es la precisión a largo plazo durante varias semanas. La consistencia se refiere a la precisión de un laboratorio durante 4.2 VALIDACIÓN DE MÉTODOS ANALÍTICOS 04Christian(124-140).indd 13104Christian(124-140).indd 131 9/12/08 13:45:319/12/08 13:45:31 CAPÍTULO 4 BUENAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO: CERTEZA DE CALIDAD DE LAS MEDICIONES muchos días, lo cual puede incluir múltiples analistas, múltiples instrumentos, diferentes fuentes de reactivos, diferentes columnas cromatográficas, etc. Un estudio de consistencia identificará aquellos factores que contribuyan a la variabilidad de los resultados y que no deben cambiarse. Esto se relaciona con la consistencia o confiabilidad del método, que se refiere a su sensibilidad a pequeños cambios deliberados o incontrolados en parámetros como el tamaño de la muestra, la temperatura, el pH de la solución, la concentración de los reactivos, el tiempo de reacción, etc. Incluye una evaluación de la estabilidad de los reactivos, los estándares y las muestras en el tiempo. Cada parámetro se debe probar por separado, a menos que se diseñen experimentos estadísticamente más complicados de análisis factorial para modificar varios parámetros al mismo tiempo, pero esto no se tratará aquí. La reproducibilidad (o transferibilidad) es el análisis de la misma muestra entre laboratorios, en los cuales se analiza una muestra homogénea sirviendo uno de ellos co- mo laboratorio de comparación primaria. Un estudio de reproducibilidad por lo general se enfoca en el sesgo entre laboratorios, además de la precisión. El objetivo es que el sesgo esté comprendido dentro de límites definidos aceptables. Verificación de realidad en la variabilidad entre laboratorios ¿Es significativa la variabilidad entre laboratorios? ¿Es diferente de la variabilidad intralaboratorios? La respuesta a ambas preguntas es sí. Y varía con la concentración. William Horwitz y colaboradores documentaron la variabilidad entre laboratorios durante dos décadas examinando más de 10 000 conjuntos de datos entre laborato- rios (véase R. H. Albert, Chemical & Engineering News, 13 de septiembre, 1999, p. 2). Ellos desarrollaron una expresión que relaciona la desviación estándar de los resultados entre laboratorios, sR, con la concentración, C (expresada como fracción decimal, por ejemplo 1 mg/kg � 106). Encontraron que sR � 0.02 C0.85 o, como desviación estándar relativa entre laboratorios, d.e.r. (%) � 2C�0.15. Estas expresio- nes indican que, a partir de materiales puros (C � 1) con un sR de 2%, la precisión entre laboratorios aumenta por un factor de 2 por cada disminución de una veintena en la concentración. Esto sigue siendo válido independientemente del analito, del método, de la matriz o de la fecha. La precisión de diferentes tipos de análisis, ya sean agrícolas, geológicos o farmacéuticos, no cambió durante medio siglo, ni si- quiera con el advenimiento de la instrumentación moderna. Así, la desviación están- dar relativa para niveles residuales de pesticida de 1 ppm (1 mg/kg; 10�6) es de 16%. (Hágase el cálculo usando cualquiera de las fórmulas. Se facilita insertando la ecua- ción en Excel.) El hecho de que esta función empírica obedezca las estadísticas de estudios en colaboración se prueba mediante un estudio separado [M. Thompson y P. J. Lo- wthian, J. AOAC Int., 80(1997) 6786], en el cual se demostró que la variabilidad entre laboratorios es alrededor del doble de la variabilidad intralaboratorios. La variabilidad para analitos probados por EPA con extensa certeza de calidad incor- porada al procedimiento fue algo mejor que lo que se había predicho según lo an- terior [véase J. AOC Int., 79(1996) 589], pero los análisis costaron aproximadamente 1 000 dólares cada uno, además de que fueron lentos. Hay una compensación evidente entre el esfuerzo de certeza de calidad, así como el costo y el tiempo. Revisar la figura 4.1, que pone en contexto la mayoría de los conceptos y pasos de validación que se han explicado para un método candidato. En seguida se explicará el control de calidad en el contexto de certeza de calidad. La variabilidad entre laborato- rios es alrededor del doble de la variabilidad intralaboratorio. 04Christian(124-140).indd 13204Christian(124-140).indd 132 9/12/08 13:45:329/12/08 13:45:32 4.3 Certeza de calidad. ¿Todavía funciona el método? Una vez que se ha validado el método, un aspecto importante en su aplicación es asegurar que funcione correctamente. La certeza de calidad (QA, quality assurance) es la aplicación de procedimientos para asegurar y documentar que un método sigue funcionando como es necesario y es parte de la responsabilidad de la unidad de certeza de calidad. Incluye do- cumentación escrita de validación del método, procedimientos que se siguieron y la cadena de custodia de la muestra. Varios procedimientos de control de calidad se basan en me- diciones cuantitativas. En seguida se mencionan las actividades comunes de control de calidad. GRÁFICAS DE CONTROL El laboratorio debe mantener una gráfica continua de control de calidad (véase la figura 3.6) para cada método. Cada día se hacen análisis ciegos y aleatorios de un material de referencia de contenido conocido de analito, o de preferencia con cada lote de muestras. Si los valores medidos caen fuera de los límites prescritos de desviación estándar se debe verificar si no hay un error sistemático como deterioro de reactivos o desajuste del instru- mento (que requiera una nueva calibración). DOCUMENTACIÓN Y ARCHIVO Es una parte tediosa y tardada, pero muy importante, de la certeza de calidad. Todas las actividades que realiza el laboratorio relacionadas con la certeza de calidad se deben do- cumentar por escrito. Incluyen el registro de la cadena de custodia de la muestra, la cali- bración y el funcionamiento de los instrumentos, los procedimientos operativos estándar, los datos de mediciones originales,los resultados y los informes. Se debe indicar el res- ponsable individual de cada documento; esto significa que debe ir firmado y fechado por quien lo llevó a cabo o es responsable de los datos. PRUEBA DE COMPETENCIA Una manera de documentar el desempeño del laboratorio es participar en estudios de co- laboración con otros laboratorios. Un grupo oficial proporciona a los laboratorios alícuotas del mismo material homogéneo para su análisis. El objetivo es comparar resultados entre laboratorios y las incertidumbres en los resultados. La media de los resultados de los la- boratorios participantes se puede usar como referencia, si no se sabe la concentración real. O mejor aún, se usa un material certificado de referencia cuya concentración y certeza se conoce (no por los laboratorios participantes). La segunda alternativa resulta mejor si los laboratorios usan diferentes métodos. Un modo de expresar los resultados de un ejercicio de prueba en colaboración es reportar la calificación z del laboratorio, una medida de su desviación del estándar de concentración conocida: z � X�i � X̂ �� s (4.2) donde X� es la media de i mediciones de réplica del laboratorio, X̂ es la concentración aceptada, y s es la desviación estándar de la concentración aceptada. La certeza de calidad es un pro- cedimiento continuo de verifica- ción para certificar el desempeño correcto del método. 4.3 CERTEZA DE CALIDAD. ¿TODAVÍA FUNCIONA EL MÉTODO? 04Christian(124-140).indd 13304Christian(124-140).indd 133 9/12/08 13:45:329/12/08 13:45:32 CAPÍTULO 4 BUENAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO: CERTEZA DE CALIDAD DE LAS MEDICIONES Ejemplo 4.1 Se acepta participar en un estudio de colaboración para determinación de calcio en suero. Se envía a los laboratorios una muestra que contiene 5.2 meq/dL, con desviación estándar de �0.2 meq/dL, para análisis mediante espectroscopia de absorción atómica. Se obtienen resultados triplicados de 5.0, 4.7 y 4.8 meq/dL. ¿Cuál es el valor z para el laboratorio? ¿Qué significan estos resultados? Solución La media es 4.8 meq/dL con desviación estándar de �0.15 meq/dL. El valor z es z � 4.8 � 5.2 �� 0.2 � �2.0 Esto significa que la z que se informó es baja, con diferencia de dos desviaciones estándar del valor aceptado. Hay una probabilidad de 95% de que esta diferencia se deba a un error sistemático no aleatorio. Asimismo, el intervalo para una desviación estándar de las medi- ciones es de 4.6 a 5.0 meq/dL. El intervalo aceptado es 5.0 a 5.4 para una desviación están- dar. Hay sólo 68% de probabilidad de que el valor se traslape con el intervalo aceptado. −3 −2 −1 0 1 2 3 Laboratorio V al o r z Figura 4.4. Distribuciones de valores z representativos para pruebas de competencia para una serie de laboratorios. La figura 4.4 muestra los resultados de una prueba representativa de competencia en colabo- ración. No es poco común que varios laboratorios estén fuera de intervalos aceptables. 4.4 Acreditación de laboratorios Otra forma de evaluación externa es la acreditación de laboratorios por parte de una orga- nización formal o una dependencia gubernamental. Esto por lo general es voluntario, pero puede ser requisito para laboratorios que manejen mediciones reglamentarias. La acredi- tación es un procedimiento por el cual un cuerpo de autoridad otorga un reconocimiento formal de que el laboratorio es competente para llevar a cabo tareas específicas. El proce- dimiento de acreditación puede tomar la forma de inspección cualitativa de las operaciones del laboratorio para verificar que se siguen políticas de buenas prácticas de laboratorio, es decir, documentación adecuada y conservación correcta de datos, validación, pruebas de competencia, etc. Además, puede incluir medición de los materiales de referencia presen- 04Christian(124-140).indd 13404Christian(124-140).indd 134 9/12/08 13:45:339/12/08 13:45:33 tados. En cualquier caso, la certificación implicará auditorías periódicas del laboratorio, que pueden ser sin previo aviso. 4.5 Registros electrónicos y firmas electrónicas: CFR 21, parte 11 La mayor parte de las tareas de laboratorio dependen de computadoras para su ejecución, desde el registro de muestras hasta el informe. La forma tradicional de mantener registros para auditorías, acciones reglamentarias y similares ha consistido en hacer una impresión para firma, presentación y archivo. Este proceso consume tiempo, requiere instalaciones para archivo, los registros se pueden perder o traspapelar, y en parte se cancela el propósito de las computadoras. Si los registros aceptables y las firmas se archivan electrónicamente, esto mejorará la eficiencia; dará acceso más rápido a los documentos, mejorará la capacidad de buscar en las bases de datos y ver información desde perspectivas múltiples para determinar tendencias o pautas. La FDA (Food and Drug Administration) trabajó durante seis años con la industria farmacéutica para desarrollar procedimientos de instalación de sistemas de re- gistro sin papel bajo los actuales reglamentos de buenas prácticas de manufactura (GMP). En 1997, la FDA promulgó la regla definitiva sobre registros electrónicos, firmas y presen- taciones electrónicas, que se conoce como Código 21 de Reglamentos Federales (CFR), parte 11 [“Registros electrónicos; firmas electrónicas”, Fed. Reg., 62(1997) 1 000, 13 230; 64(1999) 41 442]. Se puede encontrar en www.fda.gov/ora, bajo Compliance References (Referencias de Cumplimiento). La principal preocupación y el principal reto es que los registros electrónicos se pueden cambiar o falsificar con demasiada facilidad, ya sea por accidente o de manera intencional. La Regla Definitiva proporciona criterios bajo los cuales la FDA considerará que los registros electrónicos son equivalentes a los registros en papel, y las firmas electrónicas, equivalentes a firmas manuscritas, para asegurar la integridad, exactitud y autenticidad de la información almacenada en los sistemas. REGISTROS ELECTRÓNICOS Se necesita la validación electrónica para documentar la integridad, el respaldo y la recu- peración, el archivo y la restauración de datos, así como la forma de usar firmas electró- nicas. Un sistema de validación debe ser bueno durante toda la vida útil del software. Si se cambia o actualiza, los datos deben ser transferibles. Un problema es que los registros electrónicos forman parte de bases de datos, que son dinámicas, es decir, su contenido cambia al agregarse nueva información. Peor aún, los datos se pueden cambiar o borrar sin dejar rastro y en forma tal que puede destruir los datos ori- ginales. El acceso al sistema debe reservarse a individuos autorizados. Se harán verificacio- nes periódicas del sistema. Debe haber marcas de auditoría selladas con fecha y hora. Si se hacen cambios en la base de datos, la marca de auditoría debe mostrar quién y cuándo hizo los cambios, así como los valores antiguos y nuevos, y por qué se modificaron los datos. FIRMAS ELECTRÓNICAS El acceso al sistema debe estar reservado para personas autorizadas. El tipo de seguridad dependerá de que el sistema sea abierto o cerrado. Las tecnologías de firma electrónica incluyen códigos de identificación (nombres de usuario, contraseñas) y sistemas biométri- cos más elaborados (basados en la medición de características físicas, como huellas de la palma de la mano, huellas digitales o escaneadores de iris o retina). Estos últimos son costosos y su práctica es menos probable, en especial para usuarios múltiples. Los nombres de usuario y contraseñas deben ser únicos y nunca se deben reasignar. Las contraseñas se deben cambiar en forma periódica. 4.5 REGISTROS ELECTRÓNICOS Y FIRMAS ELECTRÓNICAS: CFR 21, PARTE 11 04Christian(124-140).indd 13504Christian(124-140).indd 135 9/12/08 13:45:339/12/08 13:45:33 CAPÍTULO 4 BUENAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO: CERTEZA DE CALIDAD DE LAS MEDICIONES El CRF 21, parte 11,permite, pero no exige, el uso de registros electrónicos y firmas electrónicas. Al validarse y aceptarse más sistemas, y cuando más fabricantes incorporen sistemas validados, esto se volverá rutinario. Es probable que otras dependencias adopten normas similares. EPA: CROMERRR La OEI (Oficina de Información Ambiental) de la EPA ha definido una Reglamentación para Informes y Registros por Medios Electrónicos Cruzados (CROMERRR, por sus siglas en inglés) para eliminar los obstáculos reglamentarios existentes para los informes y re- gistros por medio de un amplio espectro de programas EPA. El documento de 80 páginas se puede encontrar en el URL en www.epa.gov/cdx/cromerrr_rule.pdf (www.epa.gov/cdx es el sitio central de intercambio de datos de EPA). CROMERRR exigirá criterios para registros electrónicos que sean congruentes con el CFR 21, parte 11. 4.6 Algunas organizaciones oficiales Varias dependencias gubernamentales y organizaciones nacionales e internacionales han establecido sus propios lineamientos para validación de métodos y buenas prácticas de laboratorio. La mayoría se basan en principios adoptados por organizaciones multinacio- nales. A continuación se mencionan algunas de las principales. Cada una proporciona información detallada en su sitio de la red. Se puede obtener más (¡mucha más!) informa- ción sobre cada organización explorando sus sitios de red. Lo siguiente da una impresión de primera mano del mundo de la normalización y la reglamentación. International Organization for Standardization (ISO): www.iso.ch International Conference on Harmonization (ICH): www.ich.com Organization for Economic Cooperation and Development (OECD): www.oecd.org Food and Drug Administration (FDA): www.fda.gov/cder Environmental Protection Agency (EPA): www.epa.gov Office of Enforcement and Compliance: Laboratory Data Integrity Branch: http:// es.epa.gov/labdata.html ¿Qué pasa con el costo? Con la certeza de calidad, aunque no es garantía de resultados exactos (véase el recuadro “Verificación de realidad en la variabilidad entre laboratorios”, p. 132), es necesario tener documentación razonable acerca de la exactitud e identificar áreas en las que pueden presentarse causas importantes de inexactitudes, y las acciones tomadas para minimizarlas. Esto, por supuesto, no es gratuito. La práctica de un programa de certeza significará una inversión inicial sustancial, tanto en gastos como en tiempo. Se ha estimado que los costos continuos de certeza de calidad ascienden a 20 a 30% del presupuesto del laboratorio. Por tanto, es importante que el sistema se configure de manera adecuada, tan eficientemente como sea posible (lo cual exigirá que la gerencia comprenda con claridad las necesidades), y que todo el per- sonal de laboratorio lo tome en serio (por supuesto, uno mismo). Los costos de la certeza de cali- dad corresponden a una cuarta parte de los costos de laborato- rio. ¡Debe hacerse bien! 04Christian(124-140).indd 13604Christian(124-140).indd 136 9/12/08 13:45:339/12/08 13:45:33 Office of Solid Waste: www.epa.gov/osw US-EPA, Region 4, Science and Ecosystem Support Division: www.epa.gov/region4/sesd American Association for Clinical Chemistry (AACC): www.aacc.org American Association of Cereal Chemistry (AACC): www.scisoc.org/aacc American Oil Chemists Society (AOCS): www.aocs.org The Society of Quality Assurance (SQA): www.sqa.org American Society for Testing and Materials (ASTM): www.astm.org Association of Official Analytical Chemists International (AOAC International): www.aoac.org National Institute of Standards and Technology (NIST): www.nist.gov PRÁCTICA DE LOS PROCEDIMIENTOS DE BUENA PRÁCTICA DE LABORATORIO El experimento 39 proporciona la práctica de validación de métodos y control de calidad, y el experimento 40 es un ejercicio de prueba de competencia. Son experimentos para efectuarlos en clase por equipo. Se recomienda leerlos, aunque no sean parte de los ejer- cicios de laboratorio asignados. Objetivos de aprendizaje Preguntas ALGUNOS DE LOS PUNTOS CLAVE QUE SE APRENDIERON EN ESTE CAPÍTULO ● Buena práctica de laboratorio: ¿Qué es? ¿Cómo se aplica?, p. 125 ● Cómo validar un método: selectividad, linealidad, exactitud, precisión, sensibilidad, intervalo, LOD, LOQ, consistencia, p. 126 ● Certeza de calidad: gráficas de control, documentación, pruebas de competencia, p. 133 ● Registros electrónicos, p. 135. ● Organizaciones oficiales que proporcionan información de GLP, p. 136 BUENAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO (GLP) 1. ¿Qué son las buenas prácticas de laboratorio? 2. ¿Cuáles son los elementos comunes en la práctica de las GLP? 3. ¿Qué son los SOP (Procedimientos Operativos Estándar)? 4. ¿Cuáles son las características de una unidad de certeza de calidad? VALIDACIÓN DE MÉTODOS 5. ¿Cuáles son los dos aspectos de un proceso de validación? 6. ¿Cuál es el primer paso en el desarrollo de un método? 7. Distinguir entre una técnica, un método, un procedimiento y un protocolo. 8. ¿Cuáles son las características esenciales de la mayor parte de los procesos de vali- dación de métodos? PREGUNTAS 04Christian(124-140).indd 13704Christian(124-140).indd 137 9/12/08 13:45:349/12/08 13:45:34 CAPÍTULO 4 BUENAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO: CERTEZA DE CALIDAD DE LAS MEDICIONES 9. ¿Cuál es el factor de respuesta? 10. ¿Cuáles son las maneras de evaluar la linealidad de una calibración? 11. ¿Cuáles son los principales modos de evaluar la exactitud de un método? 12. ¿Cuántas mediciones se deben hacer para obtener una validación estadística razona- ble? 13. Distinguir entre repetibilidad, consistencia y reproducibilidad de un método. 14. ¿Cuáles son los requisitos principales para la validación de registros electrónicos y firmas electrónicas? CERTEZA DE CALIDAD 15. ¿Qué es certeza de calidad? ¿Y el control de calidad? 16. ¿Cuáles son algunos de los procedimientos típicos de control de calidad? 17. ¿Qué es una calificación z? 18. ¿Qué es la acreditación de laboratorios? Problemas VALIDACIÓN 19. Preparar una curva de calibración para las mediciones de etanol en sangre por croma- tografía de gases. El área de picos registrada como función de la concentración es: Concentración, % (peso/vol) Área de picos (unidades arbitrarias) 0 0.0 0.020 43 0.040 80 0.080 155 0.120 253 0.160 302 0.200 425 Graficar la curva de calibración usando Excel y determinar la línea de mínimos cua- drados indicando la intersección con el eje y y la pendiente. Calcular el factor de respuesta y la pendiente de la gráfica contra concentración. ¿Qué porcentaje del fac- tor de respuesta promedio es el cambio de RF en el intervalo de calibración? 20. Calcular la variación entre laboratorios con desviación estándar relativa de 16% anota da para niveles de pesticida de 1 ppm en el recuadro “Verificación de realidad en la variabilidad entre laboratorios”. Realizar el cálculo usando ambas fórmulas dadas. Colocar cada fórmula en una celda de la hoja de cálculo de Excel para realizar los cálculos. CERTEZA DE CALIDAD 21. Se participa en un estudio de colaboración para medir plomo en hojas. Se entrega a los laboratorios participantes un material homogéneo de referencia estándar de hojas tritu- radas, certificado con un contenido de 10.3 � 0.5 ppm de plomo. Se analiza la muestra usando digestión ácida y espectrometría de absorción atómica. El informe es 9.8 � 0.3 ppm para siete alícuotas analizadas. ¿Cuál es el valor z para el laboratorio? 04Christian(124-140).indd 13804Christian(124-140).indd 138 9/12/08 13:45:349/12/08 13:45:34 EJERCICIO DE INTERNET 22. Consultar los sitios de red de por lo menos tres de las dependencias gubernamentales y sociedades profesionales anotadas en la sección 4.6; ir a los vínculos que tratan de validación de métodos. Documentar las similitudes y diferencias entre ellos. Referencias recomendadas SITIOS DE RED 1. www.labcompliance.com/index.htm. Contiene una extensa variedadde información relacionada con temas de cumplimiento. Se verifica el vínculo Regulations. Se define la terminología utilizada. Se trata de un excelente tutorial sobre GLP. 2. http://21cfrpart11.com. Este sitio comercial que trata de temas relacionados con el cumplimiento incluye vínculos útiles. 3. www.PDA.org. Tiene una conferencia en línea sobre temas de validación de compu- tadoras y CFR 21, parte 11. 4. www.isric.n1/GLP.htm. Centro internacional de referencia e información sobre suelos. Proporciona el boletín de suelos 74 de la FAO, “Lineamientos para la gerencia de calidad en laboratorios de suelos y plantas”. 5. www.waters.com. El sitio de red de esta empresa tiene un vínculo a la Introducción a la validación (bajo Applications), que da un buen resumen sobre el proceso de validación, para la validación de métodos USP y para los lineamientos de validación de métodos ICH. BUENAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO 6. J. M. Miller y J. B. Crowther, eds., Analytical Chemistry in a GMP Environment: A Practical Guide. Nueva York: Wiley, 2000. 7. J. Kenkel, A Primer on Quality in the Analytical Laboratory. Boca Ratón, Florida: CRC Press, 2000. 8. W. Garner, M. S. Barge y P. Ussary, ed., Good Laboratory Practice Standards. Was- hington, D.C.: American Chemical Society (Oxford), 1992. CERTEZA DE CALIDAD/CONTROL DE CALIDAD 9. H. Marchandise, “Quality and Accuracy in Analytical Chemistry”, Fresenius’. Anal. Chem., 345 (1993) 82. 10. H. Y. Aboul-Enein, R-I. Stefan y G-E. Baiulescu, Quality and Reliability in Analytical Chemistry. Boca Ratón, Florida: CRC Press, 2000. 11. F. E. Prichard, Quality in the Analytical Chemistry Laboratory. Nueva York: Wiley, 1999. 12. M. Sargent y G. MacKay, eds., Guidelines for Achieving Quality in Trace Analysis. Cambridge, UK: Royal Society of Chemists, 1995 (disponible en la American Che- mical Society). 13. J. M. Green, “A Practical Guide to Analytical Method Validation”, Anal. Chem. 68 (1996) 305A. 14. M. Swartz e I. S. Krull, Analytical Method Development and Validation. Nueva York: Marcel Dekker, 1997. 15. L. Huber, Validation and Qualification in Analytical Laboratories. Buffalo Grove, Illinois: Interpharm, 1999. REFERENCIAS RECOMENDADAS 04Christian(124-140).indd 13904Christian(124-140).indd 139 9/12/08 13:45:349/12/08 13:45:34 CAPÍTULO 4 BUENAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO: CERTEZA DE CALIDAD DE LAS MEDICIONES 16. M. Stoeppler, W. R. Wolf y P. S. Jenks, eds., Reference Materials for Chemical Analysis: Certification, Availability and Proper Usage. Nueva York: Wiley, 2001. 17. D. G. Rhoads, Lab Statistics Fun and Easy: A Practical Approach to Method Valida- tion. Washington, D.C.: AACC (American Association for Clinical Chemistry), 1999. 18. D. A Sanders, Passing Your ISO 9000/QS-9000 Audit: A Step-by-Step Guide. Was- hington, D.C.: AACC, 1996. 19. R. D. McDowall, “Validation of Spectrometry Software. Part II: Roles of Validation Plan and User Requirement Specifications”, Spectroscopy, 16 (7) (2001) 30, www. spectroscopyonline.com. Explica los aspectos técnicos del plan de validación y lo que debe incluir. 20. J. Kenkel, A Primer on Quality in the Analytical Laboratory, Boca Ratón, Florida: Lewis, 1999. 04Christian(124-140).indd 14004Christian(124-140).indd 140 9/12/08 13:45:359/12/08 13:45:35
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