Acelerar el cribado de la formulación de materiales complejos con análisis de espectrometría de masas

Michael Jones

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instrumento radian asap con cajón abierto

El análisis y la supervisión de los perfiles de ingredientes activos y productos químicos aditivos desempeñan un papel importante en la selección de formulaciones de materiales en sectores como el de la automoción, el de los polímeros, el de los bienes de consumo de alta rotación (FMCG), el del petróleo y el del gas, y el de los productos químicos finos y especiales. La determinación de los niveles relativos de los ingredientes activos y las sustancias químicas especiales, el seguimiento de los productos de descomposición y los degradantes, y la medición de las impurezas potenciales son la clave para obtener información sobre el rendimiento de las formulaciones avanzadas durante los regímenes de prueba.

Los diseñadores de formulaciones avanzadas confían actualmente en técnicas analíticas como la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y diversos métodos espectroscópicos para medir el comportamiento químico de las formulaciones, pero estas técnicas no proporcionan una visión completa de los cambios químicos específicos en torno a los ingredientes activos y los perfiles químicos de los aditivos. Una técnica bien establecida que proporciona especificidad a la hora de medir entidades químicas es la espectrometría de masas a presión atmosférica, que ayuda a identificar la fórmula química y la estructura de los componentes en mezclas complejas, como las formulaciones poliméricas avanzadas, y a medir la diferencia en las cantidades de componentes entre las muestras.

Sin embargo, la complejidad operativa y el precio relativamente elevado de los instrumentos de EM han supuesto un obstáculo para su adopción en la industria de fabricación de productos químicos para el cribado de la formulación de materiales. RADIAN ASAP es un novedoso sistema de análisis directo dedicado que responde a la necesidad del mercado general de realizar análisis rápidos, sencillos y de bajo coste de muestras líquidas y sólidas complejas. El sistema RADIAN ASAP y sus soluciones informáticas pueden agilizar tres flujos de trabajo universales para la industria de fabricación de productos químicos:

  • I+D en materiales avanzados
  • Análisis del proceso de fabricación de productos químicos
  • Pruebas de autenticidad/liberación de materias primas

RADIAN ASAP en la I+D de materiales avanzados

Con RADIAN ASAP, se puede aplicar una rampa de temperatura de gradiente térmico que separa las mezclas comunes de polímeros a granel, auxiliares tecnológicos, aditivos y otros ingredientes activos en función de sus diferentes puntos de ebullición. En las figuras 1 y 2, separamos e identificamos fácilmente tanto el material polimérico como los aditivos de procesamiento de una formulación polimérica utilizando este enfoque. Los científicos analíticos o los ingenieros de formulación pueden utilizar esta técnica rápida y sencilla para observar fácilmente la presencia de estos componentes y los cambios que sufren, simplificando el proceso de toma de decisiones en el diseño de la formulación.

Fig. 1 - RADIAN ASAP proporciona un análisis rápido de una formulación de polímeros con una preparación mínima de la muestra y el despliegue de un gradiente térmico para ayudar a deconvolucionar la muestra compleja.
Fig. 2 - Identificación de las sustancias químicas aditivas y de las especies poliméricas en función de los m/z observados.

 

RADIAN ASAP en el análisis del proceso de fabricación de productos químicos

La supervisión de los procesos de fabricación de productos químicos por lotes y de los equipos de la planta en tiempo real puede ayudar a los químicos finos y especializados y a los ingenieros químicos:

  • Diseñar y controlar las reacciones en los recipientes de proceso, aumentando el rendimiento y la pureza de los productos y reduciendo las reacciones secundarias y los subproductos
  • Reducir los costes y los riesgos asociados a los procesos inesperados
  • Aumentar la eficiencia del laboratorio y de la planta con la reducción del tiempo de toma de decisiones gracias a la rapidez de los análisis de muestras para el control de la reacción

En las figuras 3 y 4, se analiza un proceso de fabricación de un amino propanol sustituido utilizando el sistema RADIAN ASAP.

Fig. 3 - El material de partida, el ácido 4-hidroxifenilacético, tiene una respuesta decreciente con la formación y posterior disminución de un intermedio, la 4-hidroxifenilacetamida, aumentando la presencia del producto de reacción en cuatro puntos de tiempo.
Fig. 4 - Concentraciones relativas del producto intermedio de la reacción y del producto, completando el proceso de fabricación después de cincuenta minutos.

RADIAN ASAP en las pruebas de autenticidad y liberación de materias primas

Las pruebas de control de calidad son cruciales para la producción de valiosas formulaciones avanzadas. Con RADIAN ASAP y sus soluciones informáticas avanzadas, puede verificar los parámetros críticos de las materias primas y los ingredientes, una parte fundamental de este proceso. Una de esas soluciones informáticas avanzadas, LiveID™, utiliza una herramienta informática adicional opcional disponible para RADIAN ASAP, utiliza modelos estadísticos para clasificar las muestras de modo que los científicos de control de calidad puedan investigar la autenticidad, la adulteración y la calidad de los ingredientes o las materias primas. Las muestras auténticas o verificadas pueden utilizarse para crear y validar un modelo estadístico, y los modelos estadísticos pueden probar las muestras desconocidas o verificadas para las clasificaciones en vivo, mejorando la eficiencia con flujos de trabajo de coincidencia de bibliotecas en tiempo real.

Más información sobre RADIAN ASAP

Recursos adicionales:

El creciente papel de la espectrometría de masas en la bioterapia

La espectrometría de masas en la lucha contra el SARS-COV-2