Diferentes aplicaciones de la instrumentación analítica

¿Qué es la instrumentación?

La instrumentación es la ciencia y la tecnología de los sistemas complejos que permiten medir magnitudes físicas cuyo objetivo es la obtención de datos que se transmiten a dispositivos de representación, registro o elementos de control.

¿Qué es la instrumentación analítica?

Como antecedente, podemos definir a la Química Analítica como la ciencia que desarrolla y mejora métodos e instrumentos para obtener información sobre la composición y naturaleza química de la materia. Dentro de la Química Analítica se incluye la Instrumentación analítica que se basa en las propiedades químico-físicas. La clasificación de la instrumentación analítica se realiza en base a la propiedad que se mide.

Los avances tecnológicos han provocado durante los últimos años que la Instrumentación Analítica, una de las ramas de la Química Analítica, se desarrolle de manera importante.

Tecnologías para estudiar nuestro mundo

Como proveedor líder en soluciones analíticas para identificar, cuantificar y caracterizar las numerosas sustancias y compuestos que conforman nuestro mundo, Agilent Technologies ha colaborado en distintas áreas. Entre las cuales se encuentran:

Instrumentación analítica para Análisis ambiental

En el mercado ambiental, las herramientas de Agilent permiten a los científicos probar los contaminantes biológicos y químicos en el aire, agua, alimentos y tierra. Alrededor del mundo, estas herramientas han contribuido decisivamente en los esfuerzos para proteger el medio ambiente y la salud humana.

En colaboración con líderes de la industria y la normatividad, Agilent aborda las cuestiones más importantes en el análisis del medio ambiente. Los clientes de la compañía son principalmente entidades gubernamentales, industrias y laboratorios independientes enfocados en el cumplimiento y aplicación de las reglamentaciones.

Recientemente Agilent ha desarrollado aplicaciones para la detección de varios problemas entre los cuales se encuentran:

• Alteraciones endocrinas por pesticidas en la tierra, los alimentos y el agua: Se cree que ciertos pesticidas alteran el sistema endocrino y causan trastornos tales como defectos de nacimiento y cáncer de seno. Agilent desarrolló un método de Cromatografía de gases/ espectrometría de masas (GC/MS) capaz de analizar rápidamente muestras de los 567 pesticidas y otros probables alteradores del sistema endocrino que causan preocupación mundial, ofreciendo un método más sencillo para supervisar estos químicos en el abasto de alimentos. 
• Hidrocarburos volátiles en el aire: Los hidrocarburos volátiles contribuyen al ozono a nivel de la tierra, uno de los principales componentes del smog urbano. Las normas europeas y norteamericanas ahora requieren el monitoreo continuo de estos compuestos en todos los centros urbanos. Agilent se unió con Markes International Ltd., para desarrollar un potente sistema basado en cromatografía de gases para el monitoreo automático, durante las 24 horas, de estos compuestos en el aire.

Pruebas de antidoping a deportistas

Durante más de 30 años, Agilent Technologies ha sido el principal proveedor de instrumentos analíticos para realizar pruebas de antidoping en el área deportiva. En 1972, Agilent proporcionó los equipos de pruebas antidoping para los primeros Juegos Olímpicos en los cuales se requirió efectuar este tipo de pruebas. Desde entonces, el equipo de Agilent ha desempeñado un papel fundamental en cada Olimpiada, así como en los principales eventos deportivos, como el Campeonato Mundial de Fútbol.

Asimismo, Agilent aporta la instrumentación para los laboratorios de control de antidoping que permiten a los científicos identificar, confirmar y cuantificar miles de substancias en una amplia variedad de muestras.

La Agencia Mundial Antidopaje (AMA) ha estipulado seis clases de substancias prohibidas: estimulantes, narcóticos, agentes anabólicos/esteroides, diuréticos, hormonas pépticas y compuestos afines, así como otras drogas restringidas. Estas clases incluyen más de 400 substancias y miles de compuestos  relacionados. Las asociaciones internacionales de deportes y las ligas deportivas profesionales usualmente observan las normas de la AMA, con ciertas excepciones.

Cada clase de droga aporta distintas ventajas en términos de rendimiento, por lo cual es común que se utilicen en ciertos deportes. Asimismo, cada clase de fármaco es más adecuado para un tipo específico de instrumento y análisis. Por ejemplo:

Diuréticos

Narcóticos

Las tres técnicas fundamentales en los laboratorios de pruebas antidoping son: cromatografía de gases (CG), cromatografía de líquidos (LC) y espectrometría en masas (MS). Estas tecnologías de punta son iguales que las empleadas para la seguridad nacional, investigación criminal/ forense, pruebas ambientales y seguridad alimenticia. Su extrema sensibilidad impide que los usuarios de fármacos eviten su detección. Por ejemplo, se pueden identificar esteroides anabólicos utilizados hasta 10 meses antes de la competencia.

Instrumentación analítica para Seguridad Alimenticia

Las pruebas de seguridad alimenticia incluyen análisis de aditivos, residuos, contaminantes y toxinas en productos y alimentos agrícolas, con un importante enfoque en el cumplimento y aplicación de las reglamentaciones. La necesidad de efectuar pruebas alimenticias aumenta rápidamente, impulsada por la liberalización del comercio mundial, un creciente entorno regulador y una mayor conciencia pública sobre cuestiones de seguridad alimenticia.

Instrumentación analítica para Seguridad Nacional

Agilent tiene una larga historia de colaboración con el gobierno de EEUU, otros gobiernos internacionales, instituciones militares, entidades de aplicación de leyes y agencias relacionadas con la salud en la detección, identificación confirmación y desactivación de agentes para una ofensiva biológica y química, así como compuestos industriales tóxicos.

Instrumentación analítica para Medicina Forense

Agilent es el principal proveedor mundial de sistemas de GC/MS para agencias gubernamentales, universidades, hospitales y laboratorios privados para el rastreo de drogas y toxicología.  Al igual que en la industria ambiental, los sistemas de cromatografía de líquidos/ espectrometría de masas (LC/MS) de Agilent se empiezan a emplear para análisis forenses como un complemento de la cromatografía de gases/ espectrometría de masas (GC/MS). 

De manera más práctica, los usos de la instrumentación analítica en la medicina forense han sido mostrados en diversas series de televisión, entre las cuales se encuentra el programa estadounidense C.S.I, serie que se transmite en televisión cerrada y cuyo desarrollo está orientado a la investigación policíaca de casos criminales resueltos en su totalidad gracias a  la investigación forense. En este programa se utilizan diversos equipos marca Agilent desarrollados para análisis puntuales de infinidad de muestras pequeñas como cabello, sangre o agua entre otras más, lo que en muchas ocasiones lleva a la instrumentación analítica a terrenos similares a la ciencia ficción por lo increíble de la precisión y certeza con la que trabaja permitiendo así una mejor y más rápida resolución de los casos.

Instrumentación analítica para la Industria Farmacéutica

La espectrometría de masas juega un importante rol en el ciclo de vida completo de un fármaco, desde el descubrimiento hasta el desarrollo, la manufactura, hasta el Aseguramiento/Control de Calidad (QA/QC). En el descubrimiento de fármacos, los sistemas de MS son apropiados para obtener información que identifique y caracterice los candidatos a fármacos producidos por química de combinación o extraídos de productos naturales. La LC/MS es una herramienta fundamental para verificar la calidad del compuesto de un fármaco durante su fabricación.

La calidad de un medicamento, la dosis terapéutica e inclusive el empaquetado se derivan de los análisis de instrumentación analítica con GC o LC.

Instrumentación analítica para Proteómica

La proteómica es el análisis de proteínas a gran escala para investigar enfermedades y descubrir fármacos. El análisis de MS es la herramienta principal para la investigación basada en proteómica.  Además de los instrumentos de espectrometría de masa (MS) para identificar y cuantificar las proteínas en muestras biológicas, Agilent desarrolló un conjunto integrado de potentes herramientas para ayudar a los investigadores a preparar, separar, analizar, identificar e interpretar las muestras de proteínas complejas.

Los genes son los bloques básicos de construcción de la vida, pero no cuentan la historia completa de cómo funciona un organismo. Las proteínas, los productos finales del ADN traducido, desempeñan un papel importante en la función de la célula y en los procesos farmacológicos. Cuando intervienen en una enfermedad, la mayoría de los químicos de los fármacos se unen a una proteína para causar un cambio en la célula, órgano o cuerpo.

La proteómica, el estudio de las proteínas, puede aportar información importante sobre los procesos biológicos al analizar el conjunto completo de las proteínas producidas por una célula, tejido u organismo. Este conocimiento puede acelerar el intercambio de información biológica para lograr fármacos avanzados para padecimientos comunes, como cáncer o trastornos cardiovasculares.

Además de las proteínas como objetivos adecuados para los fármacos, muchas de las nuevas medicinas prescritas hoy en día realmente se basan en proteínas (en vez de estar hechas de químicos).

Agilent Technologies, proveedor de equipos de instrumentación analítica

Agilent Technologies es la compañía líder en instrumentación a nivel mundial. Proporcionando las herramientas principales de medición electrónica y para la biociencia que promueven el desarrollo de sectores como la electrónica, comunicaciones, investigación científica, medio ambiente y petroquímica.

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O bien, haga contacto directo con Agilent Technologies para solicitar mayor información sobre toda su gama de equipos.

Ingredientes y colorantes en los alimentos

Los aditivos desempeñan una variedad de funciones útiles en los alimentos, las que, por lo general, damos por sentado. Se podrían eliminar algunos aditivos si estuviéramos dispuestos a cultivar, cosechar, moler nuestros propios alimentos, dedicar muchas horas a la cocción y al envasado o aceptar los riesgos de la descomposición. Por ese motivo es que muchos consumidores confían en los muchos beneficios tecnológicos, estéticos y convenientes que proporcionan los aditivos.

A continuación algunas de las razones por las cuales se agregan aditivos a los alimentos:

¿Qué es un aditivo para alimentos?

Un aditivo, en su sentido más amplio, es cualquier sustancia que se agregue a los alimentos. Legalmente, el término hace referencia a “cualquier sustancia cuyo propósito resulte o pueda llegar a resultar — directa o indirectamente — un componente o agente que afecte las características de cualquier alimento”. Esta definición incluye a cualquier sustancia que se utilice en la producción, procesamiento, tratamiento, empaque, transporte o almacenamiento de los alimentos. Sin embargo, el propósito de la definición legal es imponer un requisito de aprobación anterior a la salida al mercado.

Por lo tanto, en esta definición se excluye a los ingredientes cuyo uso se reconoce como seguro (es decir, no requieren la autorización del gobierno), a los ingredientes que habían sido aprobados por la FDA o por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos antes de la sanción de las leyes que regulan a los aditivos. También se excluyen los aditivos colorantes y pesticidas porque en su caso se aplican otros requisitos de aprobación previos a la salida al mercado.

Los aditivos alimenticios directos son aquellos que se agregan a los alimentos para obtener un propósito específico. Por ejemplo, la goma xantan — que se utiliza para dar textura a aderezos para ensalada, leche chocolatada, rellenos de panadería, flanes y otros alimentos — es un aditivo directo. La mayoría de los aditivos directos están identificados en la etiqueta de información de los alimentos.

Los aditivos alimenticios indirectos son los que se incorporan a los alimentos en cantidades minúsculas a través del empaque, en el depósito o como consecuencia de la manipulación. Por ejemplo, durante el depósito de los productos es posible que diminutas cantidades de las sustancias del empaque se incorporen a los alimentos. Los fabricantes de empaques para alimentos deben probar ante la FDA que todos los materiales que entran en contacto con los alimentos son seguros para obtener la autorización de uso.

¿Qué es un aditivo colorante?

Un aditivo colorante es cualquier tintura, pigmento o sustancia que cuando se agrega o aplica a un alimento, medicamento o producto cosmético, o al cuerpo humano, es capaz (ya sea solo o como consecuencia de reacciones con otras sustancias) de impartir color.

La FDA está encargada de regular todos los aditivos colorantes para asegurar que los alimentos que contienen aditivos colorantes son seguros y pueden ingerirse, contienen sólo ingredientes aprobados y están correctamente etiquetados. Los aditivos colorantes se utilizan en los alimentos por muchas razones: 1) para compensar la pérdida de color que se produce por la exposición a la luz, aire, temperaturas extremas, humedad y condiciones de almacenamiento, 2) para corregir las variaciones naturales en color, 3) para realzar los colores naturales, y 4) para proporcionar color a alimentos “divertidos” que carecen de color.

Sin los aditivos colorantes, las bebidas colas no serían marrones, la margarina no sería amarilla y el helado de menta no sería verde. En la actualidad se reconoce a los aditivos colorantes como una parte importante de casi todos los alimentos procesados que consumimos.

La FDA clasifica a los colores permitidos en 2 grupos: los que necesitan certificación y los exentos de certificación. Igualmente, ambos deben aprobar rigurosos estándares de seguridad antes de ser aprobados e incluidos en las listas de productos autorizados para usarse en los alimentos.

¿Cómo se aprueban los aditivos para su uso en los alimentos?

En la actualidad, los aditivos alimenticios y los colorantes se estudian con mayor detenimiento, se regulan y supervisan con más atención que en otras épocas. La FDA tiene la responsabilidad legal primaria de determinar que son seguros para el uso. Para comercializar un nuevo aditivo alimenticio o colorante (o antes de usar un aditivo ya aprobado para un uso distinto), un fabricante u otro patrocinador deberá primero presentar un pedido de autorización ante la FDA. Dichas peticiones deben acompañarse de pruebas que demuestren la seguridad del uso que se le pretende dar. Desde 1999 y como consecuencia de legislación de reciente sanción, los aditivos indirectos han sido aprobados a través de un proceso de notificación previo a la salida al mercado que requiere la presentación de la misma información que se debía presentar junto con la petición.

Cuando la FDA evalúa la seguridad de una sustancia y cuando decide si aprobarla o no, toma en cuenta lo siguiente: 1) la composición y las propiedades de la sustancia, 2) la cantidad que se puede llegar a consumir, 3) los efectos inmediatos y a largo plazo que pueden tener en la salud y 4) otros varios factores de seguridad. La evaluación determina un nivel apropiado de uso que incluye un margen de seguridad incorporado — un factor que permite cierta inseguridad con relación a los niveles de consumo que se supone no son nocivos. En otras palabras, los niveles de uso que son aprobados son mucho más bajos que los que podrían llegar a tener algún efecto adverso.

En razón de las limitaciones inherentes de la ciencia, la FDA jamás podrá estar absolutamente segura de que no existan riesgos cuando se usen ciertas sustancias. Por consiguiente, la FDA debe determinar — sobre la base de la información científica disponible — si existe una seguridad razonable de que los consumidores no correrán riesgos cuando usen los aditivos de la manera propuesta.

Una vez aprobado, la FDA emite normas tales como los tipos de alimentos en los que se puede usar el aditivo, la cantidad máxima que se puede utilizar, y la forma en que se lo debe identificar en la etiqueta de los alimentos. En 1999 se modificaron los procedimientos y ahora la FDA debe consultar con el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos durante el proceso de revisión cuando se trate de ingredientes propuestos para su uso en carnes y aves. A continuación, los funcionarios federales supervisan el nivel de consumo de los nuevos aditivos y los resultados de cualquier investigación nueva que se realice sobre la seguridad.

Si las evidencias nuevas sugieren que un producto que ya está en el mercado podría no ser tan seguro, o si los niveles de consumo se han modificado lo suficiente como para requerir otra evaluación, las autoridades federales pueden prohibir su uso o ordenar la realización de más estudios para determinar si el uso puede aún considerarse seguro.

Las normas conocidas con el nombre de Buenas Prácticas de Fabricación (Good Manufacturing Practices (GMP)) limitan las cantidades de aditivos y colorantes permitidos en los alimentos para lograr el efecto deseado.

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Reproducido con el permiso de International Food Information Council Foundation, ( marzo de 2005 ).