Sommaire
- Quelques bonnes pratiques de validation des procédures analytiques
- ALCOA… avec un A pour Accuracy
- Established Conditions for Analytical Procedures and QbD: current situation and future perspectives for enhanced change management paradigm
- Quand les vibrations des molécules permettent de les doser : la spectroscopie proche infrarouge en action
- Apport des études de stabilités accélérées prédictives (APS) au développement pharmaceutique
- Mise en place de la chimie analytique verte au laboratoire contrôle qualité de la société UPSA
- Évaporation des solutions à base d’alcool : Quels résidus sur les équipements ?
Évaporation des solutions à base d’alcool : quels résidus sur les équipements ?
Il est commun de ne pas rechercher de potentiels résidus de produits alcooliques car il est entendu par tous que ces produits volatils ne laissent aucun résidu sur les équipements après évaporation. L’objectif de cet article est de présenter les résultats obtenus lors d’une étude en laboratoire qui démontre scientifiquement et de manière pragmatique, cette théorie. Ces essais permettent ainsi d’apporter un argumentaire scientifique justifiant de pouvoir s’affranchir d’une recherche de résidus d’alcool sur les équipements.
1. Objectif et principe de l’étude
L’objectif de cette étude est de démontrer la présence, ou non, de résidus carbonés après évaporation de produits constitués de différentes natures d’alcools, couramment utilisés sur les équipements de production dans l’industrie pharmaceutique ou cosmétique.
En effet, la présence de résidus d’alcools ou d’additifs (identifiés ou non) pourrait potentiellement contaminer la production à suivre sur l’équipement concerné.
Cette étude permet également de s’assurer que l’utilisation de ces produits dits “sans rinçage” n’influence pas les analyses COT dans le cadre de la validation du nettoyage ou de monitoring, en générant des résultats faux positifs.
2. Matériels
Dans cette étude, 3 solutions alcooliques, représentatives de produits utilisés sur le terrain, ont été étudiées : une solution stérile d’éthanol à 70%, une solution stérile d’isopropanol à 70% et de l’isopropanol pur à 99,6%.
Les analyses ont été réalisées via un COT-mètre de marque et modèle Sievers M9 Portable équipé d’un passeur d’échantillons (Suez). Les flacons utilisés pour la préparation des échantillons sont des flacons traités spécifiquement pour les analyses au COT-mètre, certifiés faible teneur en COT.
L’eau utilisée pour l’ensemble de l’étude est de l’eau ultrapure dont la teneur en COT est vérifiée périodiquement. Les préparations ont été réalisées à l’aide de Multipette E3X qualifiées de marque Eppendorf® et les combitips associés.
3. Mode opératoire
Afin de pouvoir juger de la quantité de carbone résiduelle après évaporation, des échantillons d’alcools évaporés et non évaporés ont été analysés en COT-mètre, puis les teneurs obtenues pour chaque type d’échantillon ont été comparées.
Outre la nature des produits, il a été jugé important de vérifier l’influence de la concentration de la solution initialement présente sur la quantité de résidus retrouvée après évaporation. Par conséquent, pour chaque type de solution alcoolique, 3 niveaux de concentrations ont été déposés de manière à obtenir des résultats de l’ordre de 10, 30 et 50 ppm de COT après dilution dans 40 ml d’eau ultrapure.
De plus, afin de confirmer les résultats obtenus, deux séries d’essais indépendantes ont été réalisées sur deux jours distincts, à plusieurs jours d’intervalle. Ainsi, pour chaque concentration et pour chaque type de solution étudiée, deux tests ont été réalisés à partir de préparations différentes.
Les essais réalisés en doublon sur plusieurs concentrations nous ont permis de vérifier la linéarité et la répétabilité des concentrations obtenues. Il a été choisi de déposer les solutions directement dans le flacon final d’analyse afin de protéger les échantillons de contaminations à cause d’un transfert de contenant. Les résultats obtenus s’appliquent donc à une évaporation de produit déposé sur verre.
3.1 Préparation des solutions de dépôts
Les concentrations des solutions à préparer pour atteindre les teneurs précédemment citées ont été déterminées grâce au pourcentage carbone calculé théoriquement (à partir des formules brutes des différents composés) pour chacune des solutions :
Afin de s’affranchir d’une possible influence de la taille du dépôt sur la quantité de résidus finale après évaporation, il a été choisi d’uniformiser le volume déposé pour chaque type de solution et pour chaque concentration étudiée. Par conséquent, il a été nécessaire de préparer 3 solutions de dépôt pour chaque type de solution alcoolique étudié (une solution par niveau de concentration).
Les concentrations théoriques souhaitées pour les solutions de dépôts sont les suivantes :
Afin d’éviter toute évaporation partielle, il a été choisi de sélectionner un volume de solution alcoolique plutôt que de réaliser une pesée. En effet, le transfert d’un volume permet d’exposer la solution sur un délai beaucoup plus court que lors d’une pesée. Les solutions de dépôts ont ainsi été préparées comme décrit ci-après :
La préparation des échantillons consistant en un dépôt de 100μL de chaque solution de dépôts préparées précédemment, puis à l’ajout d’eau ultrapure jusqu’à atteindre un volume final de 40mL (immédiatement après le dépôt ou après évaporation du dépôt), les concentrations correspondantes pour les solutions ainsi préparées sont, par conséquent, les suivantes :
3.2 Préparation des échantillons références
L’objectif de ces préparations est double : il permet de s’assurer, d’une part, que le COT-mètre est capable d’analyser et de fournir les résultats attendus par les calculs théoriques ; et d’autre part, il permet également d’obtenir une valeur de référence pour l’interprétation des échantillons évaporés. La quantité de carbone ainsi déterminée par le COT-mètre correspond à la quantité de carbone présent avant évaporation. Elle sera utilisée pour calculer l’efficacité d’évaporation des produits carbonés.
La préparation des échantillons références s’est déroulée en plusieurs étapes :
Etape 1 : Dépôt de 100 μL de solution de dépôt à base d’éthanol ou isopropanol précédemment préparée à une concentration permettant d’atteindre les niveaux souhaités, directement dans un flacon pour analyses COT.
Etape 2 : Ajout immédiat de 39,9 mL d’eau ultrapure afin d’atteindre un volume final de 40mL. Les échantillons références permettant la détermination de la quantité de carbone présente dans la quantité déposée de solution alcoolique, l’ajout de l’eau dans les flacons et la fermeture des flacons COT ont été réalisés immédiatement après dépôt du produit afin d’éviter toute évaporation partielle. La fermeture immédiate des flacons a également permis d’éviter toute contamination partielle entre échantillon. Pour cette même raison chaque échantillon de chaque type d’alcool a été préparé et traité de manière indépendante des autres, de façon à ne jamais avoir plusieurs flacons COT ouverts en simultanée.
La technique analytique utilisée pour cette étude est non spécifique (COT-mètre). Ainsi, il a également été nécessaire de préparer des échantillons de blancs afin de connaître la quantité de carbone apportée par le matériel et l’eau ultrapure et pouvoir ainsi déduire cette valeur des différents échantillons.
Etape 3 : Pour la préparation des blancs solvants, 40mL d’eau ultrapure utilisée à l’étape 2 de la préparation des échantillons références ont été directement introduits dans un flacon COT. A chaque série de test, 3 flacons de blancs ont été préparés afin d’obtenir une teneur de COT plus robuste. La moyenne des 3 blancs a été utilisée pour déduction des teneurs en COT des échantillons références.
La nature et quantité de chaque échantillon de référence préparé, par série, sont synthétisées ci-dessous :
3.3 Préparation des échantillons évaporés
Les échantillons évaporés sont le sujet de l’étude. Il s’agit d’échantillons de solutions alcooliques laissés volontairement à évaporer afin d’étudier et de détecter de potentiels résidus carbonés, une fois la surface sèche. Ils ont été préparés de manière strictement identique aux échantillons références et à partir des mêmes solutions de dépôt pour chaque série de test.
Les préparations ont été les suivantes pour chacun des échantillons évaporés :
Etape 1 : Dépôt de 100 μL de solution de dépôt à base d’éthanol ou d’isopropanol précédemment préparée à une concentration permettant d’atteindre les niveaux souhaités, directement dans un flacon pour analyses COT.
L’analyse d’échantillons au COT-mètre est sensible aux contaminations (méthode non spécifique), c’est pourquoi l’évaporation des 100μL a été réalisée naturellement, sans chauffe ou flux d’air. Les flacons COT ont été placés ouverts sous hotte aspirante afin d’aider l’évaporation sans apporter de contaminations extérieures.
Malgré toutes ces précautions, et afin de prendre en compte de potentielles contaminations carbonées apparaissant lors de l’évaporation de l’échantillon, des échantillons de blancs ont également été préparés et laissés à évaporer aux côtés des échantillons tests.
Etape 2 : Dépôt de 100 μL d’eau ultrapure ayant servi à préparer les solutions de dépôts à base d’alcools, utilisées pour la préparation des échantillons.
Etape 3 : Abandon des flacons préparés aux étapes 1 et 2 jusqu’à évaporation totale des dépôts
Etape 4 : Après totale évaporation, 40mL d’eau ont été ajoutés dans les flacons secs afin d’obtenir un volume équivalent à celui des échantillons références et ainsi permettre la comparaison des résultats obtenus. La même quantité de la même eau ultrapure a été ajoutée aux blancs évaporés afin de connaître la teneur en COT de l’eau ultrapure ayant permis la mise en eau des échantillons évaporés, ainsi que la potentielle quantité de carbone apportée par l’étape d’évaporation. A chaque série de test, 3 flacons de blancs évaporés ont été préparés afin d’obtenir une teneur de COT plus robuste. La moyenne des 3 résultats a été utilisée pour déduction des teneurs en COT des échantillons évaporés.
La nature et quantité de chaque échantillon préparé, par série, sont synthétisées ci-dessous :
4. Résultats
A partir des résultats obtenus pour l’ensemble de ces préparations, un pourcentage d’évaporation a été calculé selon l’équation suivante :
4.1 Résultats obtenus pour l’analyse des blancs
La moyenne des teneurs en carbone des blancs pour chaque type de blancs et pour chaque série est présentée ci-après :
Les évaporations n’ayant pas été facilitées par une quelconque intervention, afin d’éviter toute contamination, elles ont par conséquent nécessité un laps de temps important (environ 24h).
C’est pourquoi les échantillons et blancs évaporés n’ont pas pu être mis en eau le même jour que les solutions et blancs références. Ainsi, les écarts entre les valeurs de blancs utilisés pour les corrections sont attendus et directement liés à la qualité de l’eau utilisée le jour de la préparation des solutions.
4.2 Résultats obtenus pour l’étude de l’isopropanol à 99,6%
4.3 Résultats obtenus pour l’étude de l’isopropanol à 70%
4.4 Résultats obtenus pour l’étude de l’éthanol à 70%
Conclusion
Les concentrations obtenues pour les solutions références sont proches des concentrations attendues. Ainsi, les solutions références sont représentatives des dépôts et ne présentent pas de biais.
Les concentrations des échantillons évaporés corrigées par les concentrations des blancs évaporés fournissent des résultats proches de la valeur nulle. Cela signifie que les flacons COT ayant contenus une quantité connue de solution alcoolique fournissent, une fois évaporée, des teneurs en carbone similaires à celle fournie par les flacons COT témoins.
L’efficacité d’évaporation calculée selon la formule présentée en introduction du paragraphe “Résultats” est située entre 99,8% et 100%, soit une évaporation quasi-totale. Ces résultats permettent ainsi de conclure que les solutions alcooliques étudiées dans cette étude ne génèrent pas de résidus carbonés après évaporation sur du verre. Ces conclusions ne sont pas transposables sur un autre matériau sans réalisation d’études complémentaires. Il est prudent également de préciser que les résultats obtenus lors de cette étude ne sont que l’observation issue des produits étudiés et que la formulation des produits peut varier (quantité et nature d’additifs différents). En ce sens, il est important de s’assurer que chaque produit utilisé ne génère pas de résidu après évaporation et que leur formulation est basée sur des produits purs et connus comme étant volatils tels que l’isopropanol ou éthanol.
Partager l’article
Eva Bellanger – Cophaclean
Titulaire d’un master, Eva est spécialiste en analyses chimiques à l’état de traces depuis 9 ans. Elle est responsable d’activités analytique chez Cophaclean, société spécialisée en consulting en industries de Santé. Elle intervient pour la réalisation des projets analytiques, formations ou en tant que support technique.
eva.bellanger@cophaclean.fr
Acronymes
COT : Carbone Organique Total
EtOH : Ethanol
SM : Solution Mère
SF : Solution Fille
