Szybkie oznaczanie etanolu w płynach do dezynfekcji rąk
Płyny do dezynfekcji rąk są istotnym elementem ochrony przed chorobami. Substancją czynną w tego typu produktach jest alkohol – etanol lub alkohol izopropylowy. Wykazano, że aby płyn dezynfekcyjny był skuteczny, stężenie alkoholu powinno przekraczać 60% obj. Optymalne stężenie wynosi około 80% dla alkoholu etylowego (etanolu) oraz około 75% dla alkoholu izopropylowego (izopropanolu). Prosty, szybki i nieniszczący pomiar stężenia może pomóc uniknąć produkcji lub stosowania nieskutecznych środków dezynfekcyjnych, które mogą zwiększać ryzyko przenoszenia chorób.
Główne korzyści
|
Konfiguracja NIR i kalibracja
Badanie przedstawia możliwość oznaczania stężenia etanolu w preparatach do dezynfekcji rąk. Do przygotowania wzorców wykorzystano roztwór etanolu o stężeniu 95% obj. Przygotowano wzorce o różnych stężeniach w celu zbudowania modelu predykcyjnego na podstawie analizy regresji. Wzorce kalibracyjne obejmowały zakres od 15 do 100% obj. etanolu. Dodawano je do podstawowej formulacji płynu do dezynfekcji zawierającej glicerol (1,45% obj.) i nadtlenek wodoru (0,125% obj.).
Widma NIR wzorców kalibracyjnych zarejestrowano za pomocą urządzenia MicroNIR OnSite-W w zakresie spektralnym od 950 do 1650 nm. Urządzenie wyposażono w przystawkę do pomiaru fiolek w układzie bocznym, umożliwiającą pomiar w trybie transflektancji przy długości drogi optycznej wynoszącej 2 mm. Każde widmo rejestrowano trzykrotnie w celu ograniczenia wpływu ewentualnej niejednorodności mieszaniny. Oryginalne widma absorbancji uzyskane za pomocą MicroNIR OnSite-W przedstawiono na rysunku 2a, natomiast odpowiadające im widma po zastosowaniu pierwszej pochodnej przedstawiono na rysunku 2b.
Na podstawie cech widmowych NIR związanych ze zmianami zawartości alkoholu skonstruowano model regresji PLS (Partial Least Squares). Model uzyskano z następującymi wynikami:
Na podstawie wykresu wartości zmierzonych w funkcji wartości przewidywanych można oszacować błąd związany z predykcją zawartości alkoholu w środkach do dezynfekcji rąk. Błąd walidacji krzyżowej (RMSECV) wynosi 1,57% obj., przy współczynniku determinacji R² bliskim 1. W celu oceny odporności i wiarygodności modelu przeprowadzono następnie walidację zewnętrzną:
Tabela 1. Predykcja dla nowych próbek
| Wartość oczekiwana [%] | Wartość NIR [%] | Różnica [%] |
| 52,00 | 52,61 | -0,61 |
| 58,00 | 58,90 | -0,90 |
| 64,00 | 64,29 | -0,29 |
| 70,00 | 70,50 | -0,50 |
| 76,00 | 76,13 | -0,13 |
| 82,00 | 81,53 | 0,47 |
| 88,00 | 88,06 | -0,06 |
Wyniki przedstawione w tabeli są średnimi z 3 powtórzeń. Uzyskano RSD na poziomie 0,38%.
Wnioski
Badanie wykonalności pokazuje, że MicroNIR OnSite-W jest szybkim i wiarygodnym narzędziem do oznaczania stężenia etanolu w płynach do dezynfekcji rąk przygotowanych zgodnie z formulacjami zalecanymi przez WHO i FDA. Ponieważ etanol i izopropanol mają podobne sygnatury widmowe, w dokumencie wskazano, że można oczekiwać podobnie odpornych wyników również dla alkoholu izopropylowego. Metoda może być stosowana bezpośrednio w miejscu prowadzenia procesu dzięki oprogramowaniu MicroNIR Pro, dostarczanemu wraz z urządzeniem. Oprogramowanie oferuje intuicyjny interfejs i wymaga minimalnego przeszkolenia; może być obsługiwane z poziomu tabletu lub komputera z systemem Windows.