Análisis de metales pesados en cannabis mediante SOLATION® ICP-MS
Instrumentación: SOLATION® ICP-MS
INTRODUCCIÓN
Con la creciente aceptación y legalización del cáñamo y el cannabis en los EE. UU., Canadá y varios otros países, los productos de cannabis están más disponibles que nunca. Ahora aprobado para usos médicos, recreativos y de suplementos de salud, el aumento de la producción y el consumo han puesto de relieve la necesidad de realizar pruebas de rutina y desarrollar estándares de prueba para sustancias químicas tóxicas, incluidos metales pesados, en el material vegetal de cannabis y todos los subproductos elaborados a partir de ellos, para garantizar productos seguros para el consumidor. Con la adopción de los capítulos <232> y <233>, la Farmacopea de EE. UU. (USP) especifica una lista de elementos y límites de exposición máxima basados en la toxicidad y las vías de administración de los productos farmacéuticos.
Muchos estados que han legalizado el cannabis medicinal y recreativo basan sus límites de exposición en los valores de la USP. California, Colorado y Massachusetts son ejemplos con límites de exposición diaria permitida (PDE) por inhalación de As, Cd, Hg y Pb. Estos valores se resumen en la Tabla 1.
Tabla 1: Límites de PDE para los estados que utilizan las pautas de la USP para la exposición a metales pesados por inhalación. USP <233> también define la precisión, repetibilidad y solidez requeridas para el análisis de estos elementos tóxicos:
Criterios de validación
Precisión: La matriz y los materiales bajo investigación deben enriquecerse con elementos objetivo en concentraciones que sean 50%, 100% y 150% de la exposición diaria máxima permitida (PDE). Las recuperaciones de picos medios para cada elemento objetivo deben estar dentro del 70% -150% del real.
Repetibilidad: Se deben agregar seis muestras independientes del material bajo investigación al 100% de los límites objetivo definidos y analizados. La desviación estándar relativa porcentual medida (% RSD) no debe exceder el 20% para cada elemento objetivo.
Rugosidad: Realización del procedimiento de prueba de medición de repetibilidad analizando las seis soluciones de prueba de repetibilidad, ya sea en días diferentes, con un instrumento diferente o por un analista diferente. El% RSD de las 12 réplicas debe ser inferior al 25% para cada elemento objetivo.
En este estudio, utilizamos Advion SOLATION® ICP-MS y un sistema de digestión por microondas para digerir y analizar muestras de cáñamo utilizando los métodos de validación descritos en el Capítulo General de la USP <233>. La sensibilidad, la capacidad de manejar matrices complejas y la capacidad de eliminar las interferencias con una celda de colisión de helio lo convierten en el sistema ideal para el análisis de metales pesados en la industria del cannabis.
EXPERIMENTAR
Preparación de la muestra
Se compró localmente una muestra de flor de cáñamo medicinal. Aproximadamente 14 gramos se molieron finamente y se homogeneizaron, luego se pesaron 0.5 g +/- 0.005 g en recipientes de digestión y se añadió la cantidad apropiada de una solución de picos. Se agregaron nueve ml de HNO3 concentrado y 1 ml de HCl concentrado a cada recipiente y las muestras se dejaron reaccionar durante 15 minutos antes de sellar y colocar los recipientes en el plato giratorio del sistema de digestión por microondas de recipiente cerrado. El programa controla la energía de microondas de tal manera que las muestras aumentan hasta la temperatura de digestión óptima de 200 ° C durante 20 minutos, se mantienen a 200 ° C durante 10 minutos y luego se enfrían de nuevo a temperatura ambiente.
Este método dio como resultado la digestión completa de todas las muestras, lo que dio como resultado una solución transparente y sin partículas una vez que se llevó al volumen con agua de 18 MΩ en un matraz aforado de 50 ml.
Los estándares de calibración y los picos se basaron en los niveles de acción de la tabla 1. El conjunto de muestras incluyó una muestra de cáñamo, un duplicado, los picos del 50%, 100% y 150%, y agujas de pino NIST 1575 para validar aún más los resultados, que se ejecutaron por duplicado. Para la especificación de 'robustez' de la USP <233>, hubo 6 muestras del cáñamo 100% enriquecido. Los valores de los picos se resumen en la Tabla 2.
Tabla 2: Valores de pico basados en los límites de acción definidos en USP <233>
Se realizó una segunda dilución 1: 4 después de la digestión para llevar la concentración de ácido final al 5% para un factor de dilución total de 400x. El blanco de calibración y los estándares se prepararon utilizando la misma concentración de ácido, 5% de HNO 9: 13/ HCl, para el emparejamiento de matrices. Para estabilizar el mercurio y ayudar con el lavado, se agregó oro a 20 veces la concentración de mercurio. Los estándares internos se agregaron a todas las muestras, estándares y blanco para una concentración final de 10 ng / g (ppb). Las concentraciones estándar y los estándares internos se resumen en la Tabla 3.
Tabla 3: Analizar masas, patrones de calibración y patrones internos.
Instrumentación
La SOLACIÓN Advion® ICP-MS incorpora un generador de estado sólido robusto, óptica iónica ortogonal para mantener limpios los componentes más sensibles de MS y un software de control y procesamiento de datos fácil de usar.
Dado que se utilizó HCl en la digestión de la muestra, hay una cantidad significativa de cloro presente que crea una interferencia isobárica en 75A partir de 40Ar35Cl+. La celda de colisión elimina efectivamente la contribución que ArCl+ hace a la señal en m / z 75 aprovechando la discriminación de energía cinética (KED) para separar las interferencias poliatómicas de los iones del analito, lo que da como resultado una cuantificación precisa de niveles bajos de arsénico. El arsénico es el único analito del conjunto con este tipo de interferencia, por lo que la celda de colisión no se usa para Cd, Hg o Pb.
Para la introducción de la muestra se utilizó un nebulizador concéntrico de vidrio acoplado a una cámara de pulverización ciclónica, conectado a la antorcha estándar con un diámetro interior del inyector de 2 mm. Los parámetros de funcionamiento del instrumento se resumen en la Tabla 4.
Tabla 4: Parámetros de ICP-MS
RESULTADOS Y VALIDACIÓN
Resultados de muestra
Las concentraciones de mercurio y plomo en el cáñamo fueron menores que el estándar más bajo y todos los valores fueron menores que los límites de acción. Las muestras se prepararon y analizaron por duplicado, y el promedio de esos duplicados se muestra en la Tabla 5. De acuerdo con el requisito de robustez, las muestras se analizaron en días separados por dos analistas diferentes.
Tabla 5: Resultados de la muestra de cáñamo (promedio de la muestra y duplicado)
Precisión: Las muestras se enriquecieron al 50%, 100% y
150% del nivel de acción (Tabla 2 anterior) y el porcentaje de recuperaciones calculado. Las recuperaciones de picos estuvieron todas entre 92.5% y 114.1%, muy dentro del rango de 70-150% definido por el método USP.
Tabla 6: Precisión: recuperaciones de picos
Repetibilidad: Se añadieron seis muestras de cáñamo al 100% del nivel de acción y se digirieron. Los resultados que se resumen en la Tabla 7 muestran que el% RSD de las concentraciones medidas están entre 1.3% - 3.7%, lo que demuestra una repetibilidad muy por debajo del límite del 20%.
Tabla 7: Resultados de repetibilidad USP <233>
Rugosidad: El conjunto de muestras de repetibilidad fue preparado y analizado en un día diferente por un analista diferente. Los resultados de esa ejecución se combinan con la ejecución anterior para determinar la robustez. Los valores de robustez son similares a los valores de repetibilidad y el% RSD medido (2.4 - 4.0%) está cómodamente por debajo del límite del 25% definido por el método USP. Los resultados se resumen en la Tabla 8.
Tabla 8: Resultados de robustez de USP <233>
Resultados de NIST 1575a
Los resultados del NIST SRM se resumen en la Tabla 9. Los valores de As y Hg fueron menores que
el estándar bajo en solución, pero existe una buena concordancia entre los valores experimentales y los valores certificados.
Tabla 9: NIST 1575a agujas de pino SRM
CONCLUSIÓN
Este estudio demuestra que Advion SOLATION® ICP-MS, junto con un sistema de digestión por microondas, es adecuado para el análisis preciso, robusto y reproducible de metales pesados en material vegetal de cáñamo, superando en gran medida los requisitos del protocolo USP <233>.
La validación del método de digestión por microondas se vio reforzada por los excelentes resultados de recuperación obtenidos para el pino NIST SRM 1575.