Herstellung von Arbeitsstandards und Kalibrierstandards

Die Herstellung von Kalibrierstandards und Mixen in analytischen Laboratorien ist zeitintensiv und fehleranfällig. Das Laborpersonal muss nicht nur auf die korrekte Erstellung des Standards achten, sondern auch die hohen Anforderungen an die Dokumentation erfüllen.

Die CHRONECT Workstation MultiMix ermöglicht die vollautomatische Herstellung von Mixen und dokumentiert diese über eine Substanzkatalogverwaltung.

Ursprünglich für die Pestizidanalytik entwickelt, basiert die Workstation auf den Anforderungen an die Standardherstellung, wie sie im SANTE-Dokument 12682/2019 geregelt sind.

Dieser Workflow vereinfacht jede Herstellung von Mixen und Standards im Labor.

Anforderungen von SANTE 12682/2019

Das SANTE-Dokument stellt im Wesentlichen vier Anforderungen an die Herstellung von Kalibrierstandards:

Referenzsubstanzen und Stammlösungen sollen kühl, vorzugsweise im Gefrierschrank unter Ausschluss von Licht und Feuchtigkeit gelagert werden.
Die bei der Herstellung erstellte Dokumentation soll die volle Rückverfolgbarkeit aller Schritte sicherstellen.
Die Standards sollen dauerhaft gekennzeichnet sein und nach der Erwärmung auf Raumtemperatur erneut durchmischt werden.
Wenn bei der Standardherstellung Septen durchstochen werden, sollen diese so bald wie möglich ersetzt werden.

Umsetzung des SANTE-Dokuments durch die CHRONECT Workstation MultiMix

Die Workstation basiert auf dem modularen System der CHRONECT Robotic Autosampler, welches durch die Software CHRONOS optimal ausgeschöpft wird:

Peltier-gekühltes Schubladensystem

Das Aliquot der Stammlösungen wird in einem Peltier-gekühlten Schubladensystem gelagert, welches für den Ausschluss von Feuchtigkeit mit Stickstoff gespült wird. Durch das regelmäßige Verschließen der Schubladen, lagern die Standards im Dunkeln.

Dokumentation durch Barcodes

Die Rückverfolgbarkeit wird durch den Einsatz von 2D-Barcodes und einem Softwarepaket sichergestellt. Der Barcodeleser wurde von Axel Semrau entwickelt und ist vollständig in das System integriert. Die Software erstellt passende Etiketten für die Stammlösungen, die mittels Barcodeprinter auf lösemittelbeständige Folie ausgedruckt werden. Vor jeder Dosierung wird anhand des Barcodes die Korrektheit der Stammlösung überprüft.

Durchmischung durch Vortex-Mixer

Die erneute Durchmischung nach Erwärmung auf Raumtemperatur wird durch Einsatz eines Vortex-Mixers erreicht.

Schonung der Septen

Um zu verhindern, dass die Septen durchstochen werden, wird vor der Dosierung das Vial mit Hilfe eines DeCappers geöffnet und nach der Entnahme wieder verschlossen.

Peltier Stack mit drei Schubladen für 6 Deep Well Platten

Barcodeleser von Axel Semrau mit etikettiertem Vial

Vorteile der automatisierten Herstellung von Arbeitsmixen

Arbeitszeitunabhängige Herstellung durch Automatisierung
Geringere Fertigungszeit als bei manueller Herstellung
Jederzeit überprüfbare Richtigkeit der Konzentrationen durch volumetrische Dosierung und gravimetrische Präzision
Hohe Genauigkeit
Hohe Reproduzierbarkeit
Zuverlässigkeit durch integrierte Kontrollen
Einhaltung der Richtlinien wie z.B. SANTE
Von der Pestizidanalytik übertragbar auf andere Substanzgruppen

CHRONECT Workstation MultiMix frontale Ansicht mit sämtlichen Tools und Modulen

MultiMix-Software

Die mitgelieferte Software verwendet eine SQL-Datenbank und unterstützt den Anwender durch die Verwaltung und Pflege aller wichtigen Daten wie beispielsweise Analytname, CAS-Nummer, Mindesthaltbarkeitsdatum, Einwaage, Herstellungsdatum. Die Wägeergebnisse, die während der Standarderstellung generiert werden, werden online in die Datenbank eingetragen. Dadurch sind Übertragungsfehler ausgeschlossen.

Vorhandene Daten aus dem Datenbestand des Labors können aus Excel importiert werden. Für die Pestizidanalytik enthält die Software eine umfangreiche Pestiziddatenbank, so dass langwierige Eingaberoutinen entfallen. Das System kann jederzeit auf weitere Analyten erweitert werden. Dies bezieht sich nicht ausschließlich auf Pestizide, sondern auf alle Anwendungsfelder, in denen Mixe erzeugt werden müssen.

Arbeitsablauf und Datenerfassung

Quantos Waage und Dosiersystem von Mettler-Toledo

Vermeidung von Verschleppungen

Eine weitere Anforderung ist die Verhinderung von Verschleppungen. Um jegliche Verschleppung auszuschließen, verwendet die CHRONECT Workstation MultiMix Einmalpipettenspitzen sowie das Pipetten-Tool für die Dosierung der Stammlösungen. Die Pipettenspitzen sind für das jeweils verwendete Lösemittel kalibriert, um möglichst exakt die Zielkonzentration des Analyten zu erreichen. Diese Kalibrierung wird bei der Installation durchgeführt und kann durch einen mitgelieferten Workflow in der Steuerungssoftware jederzeit automatisiert durchgeführt werden.

Gravimetrische Kontrolle

Um die Rückverfolgbarkeit zu komplettieren und höchstmögliche Präzision der erstellten Arbeitsmixe sicherzustellen, wird jede Flüssigdosierung in der CHRONECT Workstation MultiMix gravimetrisch kontrolliert. Zu diesem Zweck enthält das System eine Waage mit fünfstelliger Anzeige von Mettler-Toledo. Die erhaltenen Wägeergebnisse werden direkt in die Datenbank geschrieben und stellen somit die lückenlose Dokumentation sicher sowie die Richtigkeit der Konzentration des Analyten im Arbeitsmix. Die erhaltenen Ist-Konzentrationen können in Kalibrationsdateien für GC-MS- oder LC-MS-Datensysteme exportiert werden.

Herstellungszeit

Die Erstellung eines Mixes kann beispielsweise aus 500 Einzelsubstanzen bestehen und benötigt 5 Minuten Vorbereitungszeit für die Eingabe der Daten in die Software. Danach wird der Mix vollautomatisch über Nacht erstellt. Der Zeitbedarf ist etwa 20 Stunden. Ein entsprechender manueller Vorgang benötigt im Schnitt etwa 32 Arbeitsstunden. Bei einem 8 Stunden Tag entspricht dies 4 Arbeitstagen.

Inbetriebnahme des Systems

Alle CHRONECT Workstations werden im Applikationslabor von Axel Semrau vorinstalliert und getestet. Erst nach bestandenem Factory Acceptance Test wird das System ausgeliefert, im Kundenlabor installiert und im Rahmen eines Site Acceptance Tests erneut überprüft. So wird die sofortige Einsatzfähigkeit für den Routinebetrieb sichergestellt.