Los materiales de referencia son muy comunes dentro de los laboratorios de ensayo y calibración, los usamos para muchas tareas, entre ellas: el aseguramiento de la validez de los resultados, la calibración de equipos, para verificar o validar métodos, para determinar el sesgo, para estimar la incertidumbre, entre otras.
Como ves, es muy amplia la gama de aplicaciones de esto tipo de materiales, así que vale la pena dedicarle un post completo para que despejes todas las dudas que hay entorno a ellos y además sepas cómo y cuándo utilizarlos.
Nota: este post es una traducción comentada de “The selection and use of reference materials a basic guide for laboratories and accreditation bodies” de Eurachem.
Vamos a verlo!
¿Qué son los Materiales de Referencia?
Veamos la definición del VIM, traducción del CEM 2012.
Material de referencia, MR.
Material suficientemente homogéneo y estable con respecto a propiedades especificadas, establecido como apto para su uso previsto en una medición o en un examen de propiedades cualitativas.
NOTA 1. El examen de una propiedad cualitativa comprende la asignación de un valor a dicha propiedad y de una incertidumbre asociada. Esta incertidumbre no es una incertidumbre de medida.
NOTA 2. Los materiales de referencia con o sin valores asignados pueden servir para controlar la precisión de la medida, mientras que únicamente los materiales con valores asignados pueden utilizarse para la calibración o control de la veracidad de medida.
NOTA 3. Los materiales de referencia comprenden materiales que representan tanto magnitudes como propiedades cualitativas.
EJEMPLO 1. Ejemplos de materiales de referencia que representan magnitudes:
- Agua de pureza declarada, cuya viscosidad dinámica se emplea para la calibración de viscosímetros.
- Suero humano sin valor asignado a la concentración de colesterol inherente, utilizado solamente como material para el control de la precisión de la medida.
- Tejido de pescado con una fracción másica determinada de dioxina, utilizado como calibrador.
EJEMPLO 2. Ejemplos de materiales de referencia que representan propiedades cualitativas:
- Carta de colores mostrando uno o más colores especificados.
- ADN conteniendo una secuencia especificada de nucleótido.
- Orina conteniendo 19-androstenediona.
NOTA 4. Algunas veces un material de referencia se incorpora a un dispositivo fabricado especialmente.
EJEMPLO 1. Sustancia de punto triple conocido en una célula de punto triple.
EJEMPLO 2. Vidrio de densidad óptica conocida, en un soporte de filtro de transmitancia.
EJEMPLO 3. Esferas de granulometría uniforme montadas en un portamuestras de microscopio.
NOTA 5. Algunos materiales de referencia tienen valores asignados que son metrológicamente trazables a una unidad de medida fuera de un sistema de unidades. Tales materiales incluyen vacunas a las que la Organización Mundial de la Salud ha asignado Unidades Internacionales (UI).
NOTA 6. En una medición dada, un material de referencia puede utilizarse únicamente para calibración o para el aseguramiento de la calidad.
NOTA 7. Dentro de las especificaciones de un material de referencia conviene incluir su trazabilidad, su origen y el proceso seguido.
NOTA 8. La definición según ISO/REMCO es análoga, pero emplea el término “proceso de medida” para indicar “examen”, el cual cubre tanto una medición de la magnitud como el examen de una propiedad cualitativa.
Material de referencia certificado, MRC.
Material de referencia acompañado por la documentación emitida por un organismo autorizado, que proporciona uno o varios valores de propiedades especificadas, con incertidumbres y trazabilidades asociadas, empleando procedimientos válidos.
EJEMPLO. Suero humano, con valores asignados a la concentración de colesterol y a la incertidumbre de medida asociada, indicados en un certificado, empleado como calibrador o como material para el control de la veracidad de la medida.
NOTA 1. La “documentación” mencionada se proporciona en forma de “certificado” (véase la Guía ISO 31).
NOTA 2. Procedimientos para la producción y certificación de materiales de referencia certificados pueden encontrarse, por ejemplo, en la norma ISO 17034.
NOTA 3 En esta definición, el término “incertidumbre” se refiere tanto a la “incertidumbre de la medida” como a la incertidumbre asociada al valor de la propiedad cualitativa, tal como su identidad y secuencia. El término “trazabilidad” incluye tanto la trazabilidad metrológica del valor de la magnitud como la “trazabilidad del valor de la propiedad cualitativa”.
NOTA 4. Los valores de las magnitudes especificadas de los materiales de referencia certificados requieren una trazabilidad metrológica con una incertidumbre de medida asociada.
En estas definiciones oficiales se sobreentiende la diferencia entre un material de referencia y un material de referencia certificado, este último debe cumplir con el requisito de contar con un certificado emitido por un organismo reconocido, un reconocimiento puede ser, por ejemplo, la acreditación en ISO 17034.
Tipos de Materiales de Referencia
Los MR se utilizan para apoyar las mediciones relacionadas con la composición química, las propiedades biológicas, clínicas, físicas, de ingeniería y otras áreas tales como el sabor y el olor.
Pueden caracterizarse por su “identidad” (por ejemplo, estructura química, tipo de fibra, especie microbiológica, etc.) o por su “valor de propiedad” (por ejemplo, cantidad de entidad química específica, dureza, etc.).
A continuación te muestro algunos tipos de materiales de referencia que se encuentran en los laboratorios:
- Sustancias puras caracterizadas por su pureza química y/o impurezas en trazas.
- Soluciones patrón y mezclas de gases, a menudo preparadas gravimétricamente a partir de sustancias puras y utilizadas para fines de calibración.
- Materiales de referencia de matriz, caracterizados para la composición de componentes químicos específicos principales, secundarios o en trazas. Estos materiales pueden prepararse a partir de matrices que contengan los componentes de interés, o mediante la preparación de mezclas sintéticas.
- Materiales de referencia físico-químicos caracterizados por propiedades como el punto de fusión, la viscosidad y la densidad óptica.
- Objetos de referencia o artefactos caracterizados por sus propiedades funcionales como el sabor, el olor, el número de octanaje, el punto de inflamación y la dureza.
Este tipo también incluye especímenes de microscopía caracterizados por propiedades que van desde el tipo de fibra hasta especímenes microbiológicos.
Clasificación de los Materiales de Referencia
Como te mencioné arriba, la ISO reconoce dos clases de materiales, a saber, “Materiales de Referencia Certificados” (MRC) y “Materiales de Referencia” (MR).
Los MRC deben ser trazables a una realización precisa de la unidad en la que se expresan los valores de las propiedades. Cada valor de la propiedad debe ir acompañado de una incertidumbre a un nivel de confianza declarado (este nivel es 2 en la mayoría de los casos).
Los MR son materiales cuyos valores de propiedad son suficientemente homogéneos y están bien establecidos para ser utilizados en la calibración de un aparato, la evaluación de un método de medición o la asignación de valores a otros materiales.
También puedes encontrar las siguientes clases de materiales de referencia:
- Material de referencia primario
- Material de referencia secundario
- Material de referencia de trabajo o preparado en el laboratorio
En esta clasificación la incertidumbre de medida es más pequeña en el MR primario y va creciendo hasta el MR de trabajo.
Recuerda que la incertidumbre de medida es un buen indicador de la calidad del MR, entre más pequeña mejor.
En la actualidad existe un sistema que garantiza la calidad de los MR, esto es, la norma ISO 17034. Los MRC que provengan de proveedores acreditados bajo esta norma se consideran trazables.
Te recomiendo ser muy cauteloso al seleccionar MR, dado que en el mercado encuentras muchos materiales que dicen ser MR, y al final resulta que no lo son.
Trazabilidad de los Materiales de Referencia
Los materiales de referencia son herramientas importantes para la transferencia de la exactitud de las mediciones entre laboratorios y sus valores de propiedad deben, siempre que sea posible, ser trazables hasta el SI.
Sin embargo, la trazabilidad es un concepto relativamente nuevo en el campo de las mediciones, sobre todo en mediciones químicas y, como consecuencia, muy pocos materiales de referencia químicos son explícitamente trazables hasta el SI.
Sin embargo, se utiliza una jerarquía de métodos para asignar valores de propiedad a los materiales y, aunque no se indique, su trazabilidad puede describirse de la siguiente manera:
|
Método de medición |
Trazabilidad |
|
Método primario |
SI (Sistema Internacional) |
|
Método con sesgo conocido |
SI/Norma internacional |
|
Método independiente |
Resultados a métodos especificados |
|
Comparación interlaboratorio |
Resultados a métodos especificados |
A veces se emplea una combinación de procedimientos de certificación, como un valor de consenso derivado de una comparación interlaboratorios en los que se utilizaron métodos primarios.
En ausencia de una trazabilidad formalmente declarada, puedes emitir juicios sobre la trazabilidad implícita, basados en los datos de certificación disponibles en los informes y en la literatura técnica.
Es importante asegurar que las interferencias químicas y los efectos de la matriz se abordan adecuadamente para llegar tanto al valor certificado como a su incertidumbre.
La incertidumbre de un MR empleado en un proceso de medición contribuirá a la incertidumbre de la medición final, pero deberá aportar menos de un tercio de la incertidumbre global de la medición.
Disponibilidad y selección de los Materiales de Referencia
En general, la demanda de materiales de referencia es superior a la oferta en términos de variedad y disponibilidad. Es raro encontrar varias opciones para un MR, por ello te recomiendo elegir el material más adecuado disponible.
Es importante que los laboratorios y los organismos de acreditación comprendan cualquier limitación de los materiales de referencia empleados.
Sin embargo, hay varios cientos de organizaciones que producen decenas de miles de materiales de referencia en todo el mundo.
Entre los productores se encuentran instituciones de renombre internacional, como el NIST; programas de colaboración patrocinados por el gobierno, como el programa BCR de la UE, y un número cada vez mayor de organizaciones comerciales.
En las guías ISO 31 y 35 se ofrecen orientaciones sobre la preparación de materiales de referencia a nivel de trabajo dentro del laboratorio.
En este sitio puedes encontrar una base de datos completa sobre materiales de referencia, métodos de referencia, organismos de referencia y ensayos de aptitud.
Está en varios idiomas, pero con las traducciones automáticas de google no tendrás ningún problema.
Aquí también puedes encontrar una buena cantidad de MR para varios propósitos.
Usos de los Materiales de Referencia
En las Guías ISO 32 y 33 puedes encontrar una descripción más detallada del uso de los MR, sin embargo aquí están los más comunes:
Validación de métodos e incertidumbre de la medición.
La estimación del sesgo (la diferencia entre el valor medido y el valor real) es uno de los elementos más difíciles de la validación del método, pero los MR apropiados pueden proporcionar información valiosa, dentro de los límites de la incertidumbre de los valores certificados de los MR y de la incertidumbre del método que se está validando.
Es evidente que los MR deben estar dentro del ámbito del método en términos de tipo de matriz, concentración de analitos, etc., y lo ideal es que se ensaye un número de MR que abarquen todo del método.
Cuando se evalúan modificaciones menores a un método bien establecido, se pueden emplear estudios de sesgo menos rigurosos.
La medición repetida del MR puede utilizarse para estimar la incertidumbre asociada con cualquier sesgo, que normalmente debe corregirse.
En este sentido, la incertidumbre asociada a un MR no debe ser superior a un tercio de la incertidumbre asociada a la medición de la muestra.
Verificación del uso correcto de un método
El éxito de la aplicación de un método válido depende de su uso correcto, tanto en lo que se refiere a la habilidad del analista como a la idoneidad del equipo, los reactivos y las normas.
Los MR pueden utilizarse para el entrenamiento del personal, para comprobar los métodos poco utilizados y para la resolución de problemas cuando se obtienen resultados inesperados.
Calibración
Los MR se utilizan para calibrar equipos, en caso de que necesites demostrar la trazabilidad metrológica, te recomiendo emplear MRCs con trazabilidad demostrada.
La incertidumbre asociada con la pureza del MR contribuirá a la incertidumbre total de la medición.
Por ejemplo, un MR certificado como 99.9% puro, con una incertidumbre expandida U (k=2) de 0.1% contribuirá con un componente de incertidumbre de 0.1% al total de la incertidumbre de medición.
Además de una correspondencia matricial, la forma del analito (mensurando) debe ser la misma en las muestras y en los MR, y las concentraciones analíticas de los MR deben abarcar las de las muestras.
Para complementar, la Guía ISO 32 proporciona información adicional muy útil, te invito a que la consultes.
Control y aseguramiento de calidad
Los MR deben caracterizarse con respecto a la homogeneidad, la estabilidad y el valor o valores de propiedad certificados.
Para el caso de los ensayos de aptitud, la homogeneidad es esencial y debe evaluarse y controlarse la estabilidad de la muestra dentro de la escala temporal del ejercicio.
En este sentido, los MR son clave dentro del laboratorio para calcular el sesgo y la precisión. Estos datos se llevan a una carta control para detectar tendencias.
Evaluación de la idoneidad de los Materiales de Referencia
Como te he indicado anteriormente, el parámetro clave de calidad de un MR es la incertidumbre asociada al valor certificado y la fiabilidad de la estimación de la incertidumbre.
Los valores certificados (en el certificado del MR) deben indicarse junto con la incertidumbre expandida, U, utilizando un factor de cobertura k=2, lo que da un nivel de confianza de aproximadamente el 95%.
Sin embargo, a menudo no se dispone de datos completos sobre la incertidumbre y es necesario considerar otros criterios de calidad.
Además, es posible que no tengas la experiencia suficiente para evaluar plenamente los datos del certificado, por lo que es necesario disponer de una lista de control de calidad.
En la siguiente figura puedes ver un sencillo protocolo para evaluar la idoneidad de los MR.
Debes evaluar la idoneidad de cualquier MR basándote en los requisitos analíticos y del cliente. Los factores que debes considerar incluyen:
- La idoneidad de un material de referencia depende de los requisitos analíticos. Fíjate que muchas veces los efectos de la matriz y otros factores tales como el rango de concentración pueden ser más importantes que la incertidumbre del MR. Por lo tanto, debes considerar lo siguiente:
- El mensurando
- Rango de medición (concentración)
- Coincidencia de matriz e interferencias potenciales
- Tamaño de la muestra
- Homogeneidad y estabilidad
- Incertidumbre de medición
- Procedimientos de asignación de valor (medición y estadística)
- La validez de los valores certificados y la incertidumbre, incluida la conformidad de los procedimientos clave, por ejemplo con la Guía ISO 35.
- Historial del productor y del material. Por ejemplo, cuando un MR en uso ha sido sometido a una comparación interlaboratorios, comprobada mediante el uso de diferentes métodos, o cuando existe experiencia de uso en varios laboratorios a lo largo de un período de varios años.
- Disponibilidad de un certificado o un informe conforme a la Guía ISO 31.
- Demostración de la conformidad del productor del material de referencia con las normas de calidad, por ejemplo en base a la norma ISO 17034 o los requisitos de la ILAC, o de la norma ISO/IEC 17025.
Todos o algunos de los requisitos pueden estar dados por el método analítico y por los requerimientos del cliente, sin embargo, muchas veces será necesario que el analista utilice su propio juicio profesional.
Certificados e informes de apoyo de los Materiales de Referencia
Lo ideal sería disponer de un certificado conforme a la Guía ISO 31 y de un informe sobre los procedimientos de caracterización, certificación y análisis estadístico que se ajusten a la Guía ISO 35.
Sin embargo, es posible que muchos MR, especialmente los materiales más antiguos y los materiales que no se producen específicamente como MR, no cumplan plenamente con las guías ISO 31 y 35.
Por lo tanto, puede considerarse aceptable cualquier información alternativa y equivalente (cualquiera que sea la forma en que esté disponible), que proporcione pruebas creíbles de cumplimiento.
Algunos ejemplos incluyen: informes técnicos, especificaciones comerciales, artículos en revistas o informes de reuniones científicas.
Evaluación de la idoneidad de los Materiales de Referencia
Los laboratorios deben ser capaces de explicar y justificar la base de la selección de todos los MR y, por supuesto, cualquier decisión de no utilizar un MR.
El rigor con el que debe llevarse a cabo una evaluación depende de la criticidad de la medición, el nivel del requisito técnico y la influencia que se espera del MR, en particular sobre la validez de la medición.
Sólo se requiere una evaluación formal de la idoneidad cuando cabe esperar que la elección del MR afecte significativamente a los resultados de la medición.
Preparación dentro del laboratorio de los Materiales de Referencia
La mayoría de los MR son muy difíciles y costosos de producir, por lo tanto no es rentable que los laboratorios los fabriquen por su cuenta.
Sin embargo, si fuera necesario, hay guías disponibles (te dejo una al final del post) para ayudar al laboratorio no especializado a preparar sus propios MR.
Algunas cuestiones clave que debes considerar son: selección de materiales (idoneidad, material primario, preparación del material, etc.), pruebas de homogeneidad, preparación y envasado (homogeneidad, contaminación, estabilidad, etc.), pruebas de estabilidad, estudios de certificación, estimación de la incertidumbre, documentación y aseguramiento de calidad, aprobación de la certificación, almacenamiento y distribución.
Guía para preparar MR en el Laboratorio: B Brookman and R Walker, Guidelines for the In-House Production of Reference Materials, March 1997, LGC Report, UK.
Conclusión
Los MR son una parte fundamental dentro de las tareas rutinarias de los laboratorios, es por eso que debes tener cuidado cuando seleccionas, usas o prepararas MR. No olvides chequear los valores de la incertidumbre de tus MR para asegurarte de que no exceden en un tercio al valor de la incertidumbre total.
¿Qué tipo de MR usas en tu laboratorio?
