Analyzátor celkového organického uhlíku <a href="https://icpms.cz/products/925">Shimadzu TOC-L</a> + spalovací jednotka pevných vzorků <a href="https://icpms.cz/products/866">Shimadzu SSM-5000A</a>
<h5>Výhody pro uživatele</h5>
<ul>
<li>Měření celkového uhlíku (TC) pomocí systému pro měření pevných vzorků TOC umožňuje snadno stanovit celkový obsah uhlíku v plastech.
</li>
<li>Měření trvá pouhých 6 až 8 minut na jeden vzorek.
</li>
<li>Měřením TC lze kvantifikovat až 30 mg uhlíku ve vzorku.
</li>
</ul>
<h3>Úvod</h3>
<a href="https://icpms.cz/articles?search=plasty">Plasty</a> jsou široce používány v předmětech denní potřeby, automobilech a nábytku, atd., protože se snadno zpracovávají a mají vysokou odolnost a díky tomu jsou základním chemickým materiálem v našem životě. Zatímco jsou všestranné a pohodlné, v posledních letech se objevily obavy z negativního dopadu plastů na globální životní prostředí. Příkladem jsou klimatické změny způsobené CO₂ při jejich spalování a problém <a href="https://icpms.cz/article/3418">mikroplastů</a>, které se dostávají do oceánů. Na celém světě jsou vyvíjeny různé snahy o rychlé řešení těchto problémů a poptávka po analýze plastů, technologií se v budoucnu zvýší.
Systém pro měření pevných vzorků TOC znázorněný na Obr. 1 může snadno měřit celkový uhlík (TC) a anorganický uhlík (IC) v pevném vzorku. Při měření TC se pevný vzorek spaluje a oxiduje se při teplotě 900 °C a výsledný CO₂ se detekuje a stanoví se koncentrace TC. Tento článek popisuje TC prováděná na různých plastových vzorcích a měření potvrzené výtěžnosti.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_Obr_1_System_mereni_pevnych_vzorku_TOC_0cdd8a41e1/Shimadzu-Obr.-1-System-mereni-pevnych-vzorku-TOC.jpg" alt="Shimadzu: Obr. 1 Systém měření pevných vzorků TOC"/>
<h3>Analytická metoda</h3>
Bylo připraveno celkem 7 typů plastových vzorků (PP, PS, HDPE, LDPE, PMMA, PC, PET). Jak je znázorněno na Obr. 2, zrno plastu (přibližně 20 až 30 mg), které bylo umístěno do vzorkovnice na vzorky. Tato vzorkovnice byla zasazena do TC, jak je znázorněno na Obr. 3, a měření TC bylo provedeno za podmínek měření uvedených v Tabulce 1.
Pro kalibraci analyzátoru se použilo práškové činidlo glukózy (uhlík), koncentrace: 40 %) bylo odebráno do vzorkovací lodičky a jeho TC byl změřen.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_Obr_2_Vzorky_PMMA_pouzite_pri_mereni_a_jejich_umisteni_ve_vzorkovnici_d0eb73fbb8/Shimadzu-Obr.-2-Vzorky-PMMA-pouzite-pri-mereni-a-jejich-umisteni-ve-vzorkovnici.jpg" alt="Shimadzu: Obr. 2 Vzorky PMMA použité při měření a jejich umístění ve vzorkovnici"/>
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_Obr_3_Nastaveni_vzorkovnice_v_portu_pro_vzorky_TC_4cc4c25dd6/Shimadzu-Obr.-3-Nastaveni-vzorkovnice-v-portu-pro-vzorky-TC.jpg" alt="Shimadzu: Obr. 3 Nastavení vzorkovnice v portu pro vzorky TC"/>
<h3>Tabulka č. 1 Podmínky měření</h3>
<ul>
<li>Analyzátor: Systém měření pevných vzorků TOC (analyzátor celkového organického uhlíku TOC-LCPH + spalovací jednotka pevných vzorků SSM-5000A)
</li>
<li>Délka komory: Nosný plyn: Kyslík 500 ml/min
</li>
<li>Měřené parametry: TC (celkový uhlík) 
</li>
<li>Oxidační metoda TC: Spalovací katalytická oxidace (teplota TC v peci: 900 °C)
</li>
<li>Kalibrační křivka: jednobodová kalibrační křivka s použitím práškového činidla glukózy (koncentrace uhlíku: 40 %)
</li>
<li>Vzorek: 7 typů plastů (komerční výrobek):
</li>
<li>PP (Polypropylene) 
</li>
<li>PS (Polystyrene) 
</li>
<li>HDPE (High Density Polyethylene) 
</li>
<li>LDPE (Low Density Polyethylene) 
</li>
<li>PMMA (Polymethyl Methacrylate) 
</li>
<li>PC (Polycarbonate) 
</li>
<li>PET (Polyethylene Terephthalate)
</li>
</ul>
<h5>Výsledky měření</h5>
V Tabulce 2 jsou uvedeny výsledky měření a na Obr. 4 je znázorněn průběh z měření 7 typů vzorků plastových částic. U všech měření bylo dosaženo vynikající reprodukovatelnosti, s hodnotami variačního koeficientu 3 % nebo méně. Kromě toho výtěžnosti získané z teoretické koncentrace TC byly v obou případech vyšší než 95 %, což naznačuje, že koncentrace systému může přesně měřit celkový obsah uhlíku v plastech.
<h5>Tabulka č. 2 Výsledky měření</h5>
<h5>Vzorek/ Koncentrace TC (naměření/teoretická v (%)/Míra výtěžnosti (%)</h5>
<ul>
<li>PP / 87.3 / 85.7/ 101.9
</li>
<li>PS / 89.8 / 92.3 / 97.3
</li>
<li>HDPE / 85.6/ 85.7 / 99.9
</li>
<li>LDPE / 83.2 / 85.7 /97.0
</li>
<li>PMMA / 57.8 / 60.0 / 96.3
</li>
<li>PC / 72.3/ 75.6 / 95.6
</li>
<li>PET/ 62.2/ 62.5 / 99.5
</li>
</ul>
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_Vzorek_PP_625290ac65/Shimadzu-Vzorek-PP.jpg" alt="Shimadzu: Vzorek PP"/>
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_Vzorek_PS_5d69645c7b/Shimadzu-Vzorek-PS.jpg" alt="Shimadzu: Vzorek PS"/>
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_Vzorek_HDPE_c11079c034/Shimadzu-Vzorek-HDPE.jpg" alt="Shimadzu: Vzorek HDPE"/>
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_Vzorek_LDPE_db5794f929/Shimadzu-Vzorek-LDPE.jpg" alt="Shimadzu: Vzorek LDPE"/>
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_Vzorek_PMMA_fd606b9ce4/Shimadzu-Vzorek-PMMA.jpg" alt="Shimadzu: Vzorek PMMA"/>
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_Vzorek_PC_1a463ea203/Shimadzu-Vzorek-PC.jpg" alt="Shimadzu: Vzorek PC"/>
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_Vzorek_PET_a0a2ed7c6c/Shimadzu-Vzorek-PET.jpg" alt="Shimadzu: Vzorek PET"/>
<h3>Závěr</h3>
Výsledky potvrdily, že pomocí měření TOC pevného vzorku byly získány přesné koncentrace celkového uhlíku (TC) v různých plastových částicích. Systém, který dokáže snadno a rychle měřit celkový obsah uhlíku v pevných vzorcích je slibný pro aplikace jako screeningové testy a to díky tomu, že detekuje CO₂ uvolňovaný při spalování vzorků při teplotě 900 °C, lze použít k posouzení množství emitovaného CO₂ při teplotě spalování plastů. Doufáme, že se Vám bude hodit v oblasti životního prostředí při testování a výzkumu.
<h5>Nejnověnjší literatura Shimadzu z oblasti TOC <a href="https://icpms.cz/library?from=2023&amp;instrumentationItems=103&amp;mainauthorItems=1&amp;to=2024">v knihovně LabRulezICPMS</a></h5>
<ul>
<li>TOC Evaluation of Ammonia Solution (Aplikace | 2023)
</li>
<li>Evaluation of CO2 Fixation by Enhanced Weatherin (Aplikace | 2023)
</li>
<li>TOC and TN Evaluation of Hydrogen Peroxide Solution (Aplikace | 2023)
</li>
<li>Evaluation of Dissolved Inorganic Carbon in Seawater (Aplikace | 2023)
</li>
<li>TOC Evaluation of Sulfuric Acid (Aplikace | 2023)
</li>
<li>Measuring the Carbon Content in Fly Ash (Aplikace | 2023)
</li>
<li>TOC Measurements of Photosynthetic Bacteria (Aplikace | 2023)
</li>
<li>Measurement of Total Carbon in Plastic Particles (Aplikace | 2023)
</li>
<li>Evaluation of Oil Residues on Aluminum Foil Surfaces (Aplikace | 2023)
</li>
<li>On-Line Total Organic Carbon Analyzer TOC-4200 (Brožury a specifikace | 2023)
</li>
<li>Analysis Solutions for Quality Control of Hydrogen (Brožury a specifikace | 2023)
</li>
</ul>

Měření celkového uhlíku (TOC) v plastových částicích

<h3>Přehled: specifické, nespecifické a alternativní metody</h3>Volba analytické metody představuje jeden ze základních pilířů robustního programu validace čištění. Cílem je spolehlivě detekovat rezidua, prokázat, že zařízení je dostatečně čisté a bezpečné pro výrobu dalšího produktu, a tím chránit pacienty a splnit přísná regulační očekávání.<blockquote><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://lcms.cz/article/6741">Připomeňte si první díl z této zajímavé série, který se týkal Úvodu do validace čištění: principy, rizika a regulační požadavky</a></blockquote>Analytické techniky lze rozdělit do tří hlavních skupin:<h4>Specifické metody</h4><ul><li><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://lcms.cz/products?category=37&amp;manufacturerItems=1">HPLC</a> (vysokoúčinná kapalinová chromatografie): Ideální pro analýzu reziduí známých účinných látek (API) nebo čisticích prostředků, včetně stopových množství.</li><li>ELISA (enzymová imunoanalýza): Historicky často používaná pro vysoce potentní biologické látky a peptidy, nabízí velmi vysokou specificitu na úrovni protilátek.</li></ul><h4>Nespecifické metody</h4><ul><li><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/products?category=250&amp;manufacturerItems=1">TOC</a> (celkový organický uhlík): Stanovuje veškerý oxidovatelný organický uhlík a umožňuje současně pokrýt více typů reziduí.</li><li>TNb (Total bound nitrogen – celkový vázaný dusík): Stanovuje součet oxidovaného dusíku (dusičnany, dusitany), amoniaku a organicky vázaného dusíku (např. proteiny).</li><li>Vodivost: Zaměřuje se na iontové složky, vhodná zejména pro čisticí prostředky a některé procesní chemikálie.</li></ul><h4>Další techniky</h4><ul><li><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://lcms.cz/products?category=245&amp;manufacturerItems=1">UV/Vis spektroskopie</a>: Vhodná pro látky s chromofory, např. některé API nebo barviva.</li><li>Měření pH: Použitelné pro silné kyseliny a zásady, čisticí prostředky nebo tam, kde změna pH indikuje přítomnost reziduí.</li><li>Bioburden (mikrobiologické znečištění): Určeno pro hodnocení mikrobiologické čistoty, zejména v aseptické výrobě.</li></ul><blockquote>Žádná metoda není univerzálně vhodná pro všechny aplikace. Výběr vždy závisí na hodnocení rizik, vlastnostech reziduí, produktovém portfoliu a regulačním kontextu.</blockquote><h4>Výhody, omezení, citlivost a vhodnost metod</h4><ul><li>Specifické metody jsou nezbytné pro vysoce riziková a dobře charakterizovaná rezidua (např. známé vysoce potentní API).</li><li>Nespecifické metody přinášejí širší pokrytí, vyšší rychlost a provozní efektivitu, zejména pokud je na stejném zařízení vyráběno více produktů.</li><li>V prostředí s více produkty a častými změnami je často optimálním řešením hybridní přístup, kombinující specifické a nespecifické metody.</li></ul><h4>Kdy zvolit TOC, HPLC (a další metody): rozhodovací rámec</h4>Jak rozhodnout, která metoda – nebo jejich kombinace – je pro daný proces nejvhodnější? Klíčové faktory zahrnují:<ul><li>Identita rezidua: Lze definovat „worst-case“ látku, nebo je vhodnější celkové („total“) pokrytí?</li><li>Rozpustnost a detekovatelnost: Je reziduum extrahovatelné a měřitelné zvolenou metodou?</li><li>Komplexita provozu: Jednoproduktová výroba vs. široké produktové portfolio?</li><li>Regulační očekávání: Je vyžadováno stanovení konkrétní látky, nebo lze na základě rizika obhájit obecný přístup?</li></ul>Z pohledu regulační praxe je často doporučováno zahájit počáteční validace kombinací TOC (nespecifická metoda) a HPLC (specifická metoda) a následně upravit režim rutinní verifikace podle rizikovosti produktů a provozních potřeb.<h4>Praktický a regulační kontext</h4>Volba analytické metody nikdy není pouze teoretickým cvičením. Přestože výše uvedené scénáře a rozhodovací matice poskytují užitečné vodítko, skutečný výběr metody musí vycházet z pečlivého hodnocení rizik specifického pro dané pracoviště.Každé zařízení musí zohlednit své vlastní:<ul><li>technologické vybavení,</li><li>vyráběné produkty,</li><li>používané čisticí prostředky,</li><li>rizika pro bezpečnost pacientů.</li></ul>Regulační orgány očekávají zdokumentované zdůvodnění volby metody, podložené přímými důkazy z reálných procesů. Jakmile je metoda zvolena na základě rizik, musí být její vhodnost vždy potvrzena validací metody za použití skutečných reziduí a reálných postupů čištění. Pouze tak lze zajistit, že to, co „funguje na papíře“, poskytuje spolehlivé výsledky i v konkrétních výrobních podmínkách.<h4>Regulační očekávání při volbě analytické metody</h4>Podrobnější informace o regulačních požadavcích jsou uvedeny v části 1 této série článků o validaci čištění.Regulační autority (FDA, EMA / EU GMP, PIC/S, USP, Ph. Eur.) očekávají:<ul><li>Zdůvodnění: Zvolená metoda musí odpovídat rizikovosti a chemické povaze rezidua.</li><li>Vědecké odůvodnění: Důkazy (v protokolech a validační dokumentaci), že metoda je vhodná pro danou úlohu.</li><li>Validaci: Bez ohledu na zvolenou metodu je vyžadována plná validace (např. dle ICH Q2(R2), USP &lt;1225&gt;) zahrnující citlivost, výtěžnost, linearitu atd.</li><li>Konzistenci v rámci životního cyklu: Jakákoli změna produktu, procesu nebo analytického přístupu musí vést k přehodnocení strategie.</li></ul>Neexistuje jediná „nejlepší“ metoda. Rizikově orientovaný, dobře zdokumentovaný přístup, často kombinující specifickou a nespecifickou analýzu, je jednoznačně preferován.<h3>Závěr</h3>Volba analytické metody při validaci čištění není univerzálním řešením, ale promyšleným procesem, který vyvažuje regulační shodu, provozní efektivitu a bezpečnost pacientů. Ať už využijete specificitu HPLC, univerzálnost a rychlost TOC, nebo jejich vhodnou kombinaci doplněnou dalšími technikami, rozhodující je vždy kvalitní zdůvodnění a validace metody.Globální expertiza společnosti Shimadzu v oblasti TOC a HPLC řešení umožňuje budovat vědecky podložené, rizikově orientované programy validace čištění pro jakýkoli typ provozu — bez kompromisů mezi shodou s předpisy a analytickým výkonem.<blockquote>Těšte se na další článek, ve kterém se zaměříme na osvědčené postupy použití TOC při validaci čištění a nejčastější úskalí v praxi.</blockquote>

Volba analytických metod při validaci čištění: TOC vs. HPLC vs. další techniky

Třetí díl naší série o praktické validaci čištění založené na hodnocení rizik ve farmaceutickém průmyslu.<blockquote>Připomeňte si předchozí díly z této zajímavé série:<ul><li><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://lcms.cz/article/6741">První díl: Úvod do validace čištění: principy, rizika a regulační požadavky</a></li><li><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://lcms.cz/article/6803">Druhý díl: Volba analytických metod při validaci čištění: TOC vs. HPLC vs. další techniky</a></li></ul></blockquote><h4>Co je TOC? <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://www.youtube.com/watch?v=ZvBaThj5GPg">Podívejte se na krátké vysvětlení!</a></h4>„Total Organic Carbon“ (TOC, celkový organický uhlík) je klíčový nástroj moderní validace čištění. Analýza TOC kvantifikuje množství uhlíku v organických molekulách a poskytuje rychlou, nespecifickou kontrolu toho, co po čištění zůstalo.<h3>Přístupy k odběru vzorků</h3>Robustní strategie validace čištění využívá různé techniky odběru, z nichž každá má své přednosti pro různé typy reziduí, povrchy a regulační požadavky:<h4>Metoda finálního oplachu (Final Rinse Sampling)</h4>Po dokončení čisticího cyklu v systému CIP (Clean-in-Place) se provede závěrečný oplach ultračistou vodou. Vzorek tohoto „finálního oplachu“ se odebere poté, co voda přišla do kontaktu se všemi čištěnými povrchy, a analyzuje se na TOC. Tato metoda testuje rezidua, která byla z vybavení odstraněna proudem oplachové vody.<ul><li>✅ Nejvhodnější pro: Posouzení celkové čistoty v uzavřených nebo rozsáhlých systémech (např. nádoby, potrubí nebo technologické linky), zejména tam, kde je přímý odběr z povrchu nepraktický.</li><li>⚠️ Omezení: Detekuje pouze rezidua rozpustná v oplachové vodě; nemusí odrážet znečištění v kritických nebo obtížně čistitelných místech.</li><li>🧪 Typická analýza: Přímá (NPOC) nebo diferenční (TC–IC) analýza TOC. Možné je i stanovení TN.</li></ul><h4>Stěr s elucí (Eluted Swab Sampling)</h4>Stěr se použije k setření definované plochy povrchu zařízení (typicky 100 cm²), se zaměřením na místa nejvíce náchylná ke kontaminaci (těsnění, rohy, svary nebo obtížně čistitelná místa). Koncovka stěru se následně odlomí do vialky a extrahuje se vysoce čistou vodou nebo bezuhlíkovou chemikálií. Extrakt se poté analyzuje metodou TOC.<ul><li>✅ Nejvhodnější pro: Cílené testování „worst-case“ nebo obtížně čistitelných míst, pro ve vodě rozpustná rezidua a čisticí prostředky.</li><li>⚠️ Omezení: Pokrývá pouze malou, přesně definovanou plochu (nevhodné pro celé systémy); výtěžnost závisí na technice odběru a rozpustnosti reziduí.</li><li>🧪 Typická analýza: Přímá (NPOC) nebo diferenční (TC–IC) analýza TOC. Možné je i stanovení TN.</li></ul><h4>Přímý stěr (Direct Swab Sampling)</h4>K odběru definované plochy (typicky 100 cm²) se používá bezuhlíkový stěr (nejčastěji ze skelných vláken). Stěr se bez předchozí extrakce vkládá přímo do TOC analyzátoru pro pevné vzorky. Extrakce není nutná.<ul style="list-style-type:disc;"><li>✅ Nejvhodnější pro: Oblasti, kde se pravděpodobně vyskytují lepivá, hydrofobní nebo ve vodě nerozpustná rezidua, případně tam, kde je výtěžnost extrakce nízká.</li><li>⚠️ Omezení: Odráží pouze oblast setřenou stěrem; vyžaduje laboratoř schopnou spalovat pevné stěry.</li><li>🧪 Typická analýza: Přímé spalování v modulu pro pevné vzorky (výsledek se obvykle uvádí jako TC)</li></ul><blockquote>Pro všechny metody: Vždy ověřujte výtěžnost na reprezentativních produktech/čisticích prostředcích a podle požadavků regulace zahrnujte procedurální slepé vzorky.</blockquote>Moderní přístroje pro TOC (např. platformy <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/products?category=250&amp;manufacturerItems=1">Shimadzu</a>) mohou podporovat a validovat všechny tři metody odběru, takže můžete svou validační strategii flexibilně přizpůsobit jakémukoli produktu nebo procesu.<h3>Analytické přístupy</h3>Při analýze TOC množství vzniklého CO₂ odpovídá celkovému obsahu uhlíku ve vzorku. Způsob, jakým je CO₂ generován, však závisí na typu uhlíku a použité analytické metodě:<ul><li>Organický uhlík se oxidací převádí na CO₂ — buď za vysoké teploty (spalování), nebo chemickou/UV úpravou v analyzátoru.</li><li>Anorganický uhlík (např. uhličitany nebo hydrogenuhličitany) se uvolňuje jako CO₂ po okyselení a probublávání inertním plynem. Oxidace není potřeba.</li><li>Podle toho, které kroky přípravy vzorku se provedou, analyzátor stanoví celkový uhlík (TC), anorganický uhlík (IC), nebo výpočtem (odečtením) celkový organický uhlík (TOC).</li></ul>Po odběru vzorků závisí volba analytické metody na typu vzorku.<h3>Analýza TOC kapalných vzorků (finální oplach, eluát získaný ze stěru)</h3><h4>Přímá metoda (TOC = NPOC)</h4><img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_TOC_pri_validaci_cisteni_principy_osvedcene_postupy_a_caste_chyby_d74d032399.jpg" alt="Shimadzu: TOC při validaci čištění: principy, osvědčené postupy a časté chyby" srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_Shimadzu_TOC_pri_validaci_cisteni_principy_osvedcene_postupy_a_caste_chyby_d74d032399.jpg 245w," sizes="100vw" width="1448" height="885">Kapalný vzorek se nejprve okyselí a probublá inertním plynem, aby se odstranil anorganický uhlík jako CO₂. Zůstane pouze organický uhlík, který nelze odstranit probubláváním inertním plynem (NPOC). Tato frakce se následně oxiduje na CO₂ a měří se přímo jako TOC.🏆 Nejvhodnější pro rutinní vodné vzorky a extrakty ze stěrů. Metoda je rychlá, spolehlivá a umožňuje jednoznačné hodnocení rizika z pohledu regulace i kvality.⚠️ Nedoporučuje se pro vzorky, které při probublávání &nbsp;inertním plynem pění nebo uvolňují těkavé organické látky, protože může dojít ke ztrátě reziduí. Pro tyto případy použijte diferenční metodu.<h4>Diferenční metoda (TOC = TC − IC)</h4><img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_TOC_pri_validaci_cisteni_principy_osvedcene_postupy_a_caste_chyby_2_d46f68d5ce.jpg" alt="Shimadzu: TOC při validaci čištění: principy, osvědčené postupy a časté chyby" srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_Shimadzu_TOC_pri_validaci_cisteni_principy_osvedcene_postupy_a_caste_chyby_2_d46f68d5ce.jpg 245w," sizes="100vw" width="1448" height="884">Celkový uhlík (TC) se měří v jedné alikvotě po oxidaci, při níž se organický i anorganický uhlík převádí na CO₂. V oddělené alikvotě se stanoví anorganický uhlík (IC) po okyselení a následném probublávání inertního plynu, přičemž se kvantifikuje vzniklý CO₂. Celkový organický uhlík (TOC) se poté vypočte jako rozdíl: TOC = TC − IC.🧪 Nejvhodnější pro vzorky, u kterých probublávání inertního plynu vede k pěnění nebo ztrátám těkavých složek; v těchto případech poskytuje spolehlivější výsledky.⚠️ Zahrnuje dvě měření, což zvyšuje riziko kumulace chyb.<h4>Přímé spalování stěru (Direct Swab Combustion)</h4>Pro vzorky analyzované přímým spalováním stěru:<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_TOC_pri_validaci_cisteni_principy_osvedcene_postupy_a_caste_chyby_3_573076639c.jpg" alt="Shimadzu: TOC při validaci čištění - principy, osvědčené postupy a časté chyby " srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_Shimadzu_TOC_pri_validaci_cisteni_principy_osvedcene_postupy_a_caste_chyby_3_573076639c.jpg 215w," sizes="100vw" width="664" height="482">Stěr s odebranými rezidui se spaluje přímo v modulu pro pevné vzorky v analyzátoru, bez předchozí extrakce. Ve většině scénářů validace čištění se u reziduí na stěrech anorganický uhlík neočekává; proto se výsledek uvádí jako celkový uhlík (TC). Tento přístup pomáhá zachytit rezidua, která nelze plně získat kapalinovou extrakcí.🔥 Zásadní pro získání a stanovení reziduí, která může klasická kapalinová extrakce přehlédnout.⚠️ Vyžaduje analyzátor s možností měření pevných vzorků.<blockquote>Viz video ukázka: <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://www.youtube.com/watch?v=M6ulhDLlwOM&amp;t=119s">Cleaning Validation by Direct Swab Combustion [YouTube]</a></blockquote><h3>Analýza celkového dusíku TN (Total Nitrogen)</h3>V pokročilých scénářích lze provádět analýzu celkového dusíku (TN), pokud je analyzátor vybaven katalytickým spalovacím systémem a modulem detekce TN. Toto měření se provádí pouze u kapalných vzorků, např. u vody z finálního oplachu.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_TOC_pri_validaci_cisteni_principy_osvedcene_postupy_a_caste_chyby_4_6802a78ed3.jpg" alt="Shimadzu: TOC při validaci čištění: principy, osvědčené postupy a časté chyby" srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_Shimadzu_TOC_pri_validaci_cisteni_principy_osvedcene_postupy_a_caste_chyby_4_6802a78ed3.jpg 245w," sizes="100vw" width="2096" height="1061">Kapalný vzorek je zaveden do spalovacího systému, kde se oxidují organické sloučeniny dusíku a amoniak a redukují dusičnany a dusitany za vzniku oxidu dusnatého (NO). V plynné fázi NO reaguje s ozonem (O₃) za vzniku oxidu dusičitého (NO₂), který při návratu do nižšího energetického stavu vyzařuje světlo (chemiluminiscence). Intenzita tohoto světla je přímo úměrná celkovému dusíku (TN) ve vzorku.🧬 Nejvhodnější pro současné stanovení organického uhlíku a celkového dusíku v kapalných vzorcích. Ideální pro sledování reziduí obsahujících uhlík i dusík — např. proteinů, peptidů nebo čisticích prostředků bohatých na dusík — v biotechnologiích nebo při výrobě proteinů.⚠️ Vyžaduje katalytický spalovací analyzátor TOC s modulem detekce TN. Není dostupné pro režimy pevných vzorků (přímé spalování stěru).<h3>Silné stránky a omezení TOC (a TN)</h3>✅ Silné stránky TOC<ul><li>Dostatečná citlivost pro splnění typických regulačních limitů ve farmaceutickém průmyslu.</li><li>Nespecifická metoda umožňující v jednom měření zachytit všechna rezidua obsahující uhlík.</li><li>Nákladově efektivní přístup pro rutinní monitoring a porovnávání šarží.</li><li>Jednoduchý a efektivní pracovní postup s minimální přípravou vzorků.</li><li>Možnost nastavení více limitů v rámci jedné analýzy.</li></ul>✅ Silné stránky TN<ul><li>Umožňuje posouzení celkového dusíku a podporuje validaci čištění pro proteiny/peptidy.</li></ul>⚠️ Omezení TOC<ul><li>Detekuje pouze rezidua obsahující uhlík; rezidua bez uhlíku (soli, kovy) nezachytí.</li><li>Neurčuje chemickou identitu reziduí.</li></ul>⚠️ Omezení TN<ul><li>TN poskytuje pouze celkový dusík, nikoli identitu reziduí.</li><li>TN je možné pouze v kapalinách a vyžaduje specifický modul přístroje.</li></ul><h3>Osvědčené postupy pro validaci čištění pomocí TOC a TN</h3><h4>✅ Zvolte správné přístupy k odběru vzorků</h4><ul><li>Používejte finální oplach pro posouzení celkové čistoty systému, zejména u uzavřených nebo složitých zařízení, kde je přímý přístup omezený.</li><li>Používejte stěrové metody (stěr s elucí nebo přímý stěr) pro cílené hodnocení „worst-case“ míst, obtížně čistitelných nebo vysoce rizikových oblastí.</li><li>Kombinujte finální oplach a stěry pro komplexní program validace čištění. Tyto metody se vzájemně doplňují a poskytují přehled o kontaminaci jak na úrovni celého systému, tak lokálně.</li></ul><h4>🧪 Zvolte vhodnou analytickou techniku</h4><ul><li>Používejte přímou metodu (TOC = NPOC) pro většinu rutinních kapalných vzorků na vodní bázi.</li><li>Zvolte diferenční metodu (TC–IC) pro vzorky, které při probublávání inertním plynem pění nebo mohou ztrácet těkavé organické látky, protože v těchto případech poskytuje spolehlivější výsledky.</li><li>Pro hydrofobní, lepivá nebo nerozpustná rezidua může přímé spalování stěru výrazně zvýšit výtěžnost.</li></ul><h4>✅&nbsp;Zajistěte metodickou správnost a soulad s regulačními požadavky</h4><ul><li>Vždy validujte výtěžnost s použitím skutečných reziduí a povrchů běžně se vyskytujících ve vašem procesu, nikoli pouze s obecnými standardy.</li><li>Do pracovního postupu zahrňte procedurální slepé vzorky a pozitivní kontroly pro podporu průběžného zajištění kvality.</li><li>⚠️ Pamatujte: Validace vodního systému (USP &lt;643&gt;, Ph. Eur. 2.2.44) nenahrazuje přímou validaci čištění povrchů zařízení. Vždy dodržujte ICH Q2(R2), EU GMP Annex 15 a místní SOP.</li><li>Pro účinné látky obsahující proteiny, peptidy nebo dusík kombinujte výsledky TN a TOC pro důkladný profil kontaminace, pokud váš přístroj umožňuje analýzu TN.</li><li>Udržujte robustní analytickou kontrolu kvality: Používejte standardy, slepé vzorky, testy systémové způsobilosti a zajistěte důkladnou dokumentaci pro připravenost na audit a integritu dat.</li></ul><h3>TOC a TN: Nástroje pro moderní „lifecycle compliance“</h3>Dnešní validace čištění vyžaduje flexibilní a robustní metody i digitální dohledatelnost napříč širokou škálou produktů a procesů. Analýza TOC, zejména v kombinaci s možností měření pevných vzorků a volitelným měřením TN, poskytuje kompletní a perspektivní řešení pro rutinní i náročné scénáře validace čištění.Tento přístup pomáhá zajistit shodu, chrání integritu produktu a udržuje trvalý stav připravenosti na audit v měnícím se regulačním prostředí.<h3>Závěr</h3>TOC, zejména v kombinaci s přímým spalováním stěru a analýzou celkového dusíku, umožňuje rychlý, citlivý a komplexní monitoring reziduí v moderní validaci čištění.Tento přístup poskytuje odborníkům na kvalitu a compliance nástroje k ověření čistoty, minimalizaci rizik a splnění aktuálních globálních standardů ve farmaceutické výrobě.<blockquote>Těšte se na další, v pořadí čtvrtý článek! Zajímá vás, jak zajistit, aby byla vaše metoda TOC robustní, citlivá a plně „audit-ready“? V pokračování se zaměříme na validaci metod TOC v kontextu validace čištění, včetně studií výtěžnosti (recovery), systémové způsobilosti (system suitability) a regulačních očekávání.</blockquote>🔎 Zvažujete možnosti analyzátoru TOC? Podívejte se blíže na<a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/products/925"> TOC-L</a>!

TOC při validaci čištění: principy, osvědčené postupy a časté chyby

<blockquote>Připomeňte si předchozí díly z této zajímavé série:<ul><li><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://lcms.cz/article/6741">První díl: Úvod do validace čištění: principy, rizika a regulační požadavky</a></li><li><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://lcms.cz/article/6803">Druhý díl: Volba analytických metod při validaci čištění: TOC vs. HPLC vs. další techniky</a></li><li><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/article/6833">Třetí díl: TOC při validaci čištění: principy, osvědčené postupy a časté chyby</a></li></ul></blockquote>Programy validace čištění ve farmaceutické a biotechnologické výrobě spoléhají na analytické technologie k zajištění bezpečnosti produktu a souladu s regulačními požadavky. Analýza celkového organického uhlíku (TOC) je široce uznávána jako nástroj pro detekci a kvantifikaci stopových reziduí na površích zařízení a v oplachových vodách. Spolehlivá data a regulační obhajitelnost vyžadují důkladnou validaci jak přístrojového vybavení TOC, tak samotných analytických metod.Úspěšný program validace čištění jasně rozlišuje mezi kvalifikací přístroje a validací metody, přičemž obě oblasti jsou nezbytné pro zajištění souladu s požadavky předpisů.<h3>Kvalifikace přístroje: integrace do životního cyklu a odpovědnosti</h3>Kvalifikace TOC analyzátorů probíhá podle definované posloupnosti od počátečního plánování a specifikace až po závěrečnou zprávu. Infografika V-modelu ilustruje tento proces, který zahrnuje plánování, specifikaci uživatelských požadavků (URS), funkční specifikaci, návrhovou specifikaci (DS), instalaci systému, kvalifikaci instalace (IQ), provozní kvalifikaci (OQ), výkonovou kvalifikaci (PQ) a závěrečné reportování. Stručná vysvětlení jednotlivých fází jsou uvedena přímo v grafice.Odpovědnosti v jednotlivých fázích jsou sdílené. Zákazník vede plánování, specifikaci a výkonovou kvalifikaci během rutinního používání, zatímco dodavatel zajišťuje technický návrh, instalaci a podporu příslušných kvalifikačních protokolů. Spolupráce a průběžná dokumentace zajišťují auditovatelný záznam prokazující vhodnost přístroje pro použití v prostředí GMP.Kvalifikace přístroje potvrzuje, že TOC analyzátor splňuje všechny specifikované požadavky zákazníka a je způsobilý pro zamýšlený program validace čištění.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Shimadzu_Validace_metod_TOC_Zajisteni_robustnosti_citlivosti_a_souladu_s_predpisy_95536dda3b.jpg" alt="Shimadzu: Validace metod TOC: Zajištění robustnosti, citlivosti a souladu s předpisy: Schéma kvalifikace podle V-modelu: nejprve kvalifikace přístroje, následně validace metody." srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_Shimadzu_Validace_metod_TOC_Zajisteni_robustnosti_citlivosti_a_souladu_s_predpisy_95536dda3b.jpg 245w," sizes="100vw" width="2198" height="804"><h3>Validace metody: Prokázání funkčnosti analytického postupu</h3>Validace metody TOC pro účely validace čištění by měla vycházet z ICH Q2(R2), která stanovuje robustní, vědecky podložené požadavky na specificitu, detekční limity, přesnost, preciznost, robustnost a řízení v rámci životního cyklu.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Validace_metod_TOC_Zajisteni_robustnosti_citlivosti_a_souladu_s_predpisy_2_af399bad7c.jpg" alt="Shimadzu: Validace metod TOC: Zajištění robustnosti, citlivosti a souladu s předpisy: Workflow validace metody TOC – viz podrobnosti níže." srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_Validace_metod_TOC_Zajisteni_robustnosti_citlivosti_a_souladu_s_predpisy_2_af399bad7c.jpg 193w," sizes="100vw" width="1024" height="830"><h3>Klíčové validační činnosti podle ICH Q2(R2):</h3><h4>Specificita / selektivita</h4>Ověřte, že metoda TOC měří organický uhlík pocházející z reziduí po čištění s minimálním vlivem matric vzorku, čisticích prostředků, pomocných látek nebo environmentálních kontaminantů.<h5>Praktické kroky:</h5><ul><li>Analyzujte více slepých vzorků reprezentujících skutečné matrice používané při validaci čištění. Hodnoty TOC u slepých vzorků nemusí být nulové (v důsledku přítomnosti organických látek v prostředí odběru); minimalizujte je řízením kontaminace a dokumentujte stabilní, nízkou základní linii.</li><li>Obohaťte slepé vzorky cílovými látkami (produkt, čisticí prostředky, pomocné látky) a vyhodnoťte případnou systematickou odchylku, interference a vliv matrice.</li><li>Prokažte správnost kvantifikace provedením studií přídavku a výtěžnosti (spike-and-recovery) v čistých i zatížených matricích.</li></ul><h4>Pracovní rozsah, linearita a dolní meze stanovení</h4>Stanovte pracovní a reportovatelný rozsah metody, linearitu a dolní meze detekce/stanovení pomocí kalibračních standardů, jako je sacharóza (USP/EP) nebo hydrogenftalát draselný (JP), v čisté vodě.<h5>Praktické kroky:</h5><ul><li>Proveďte kalibraci minimálně v pěti koncentračních bodech napříč očekávaným měřicím rozsahem.</li><li>Uveďte směrnici kalibrační přímky, průsečík a korelační koeficient (r²). Vyhodnoťte rezidua z hlediska případných systematických trendů.</li><li>Ověřte, že linearita a proporcionalita odezvy splňují stanovená akceptační kritéria.</li><li>Stanovte směrodatnou odchylku (SD) signálu slepého vzorku z více nezávislých měření a následně vypočítejte detekční limit (DL nebo LOD) jako (3,3 × SD) / směrnice kalibrační přímky a kvantifikační limit (QL nebo LOQ) jako (10 × SD) / směrnice kalibrační přímky.</li><li>Experimentálně potvrďte spolehlivou detekci a kvantifikaci na úrovni nebo nad vypočtenými hodnotami DL/QL.</li><li>Tyto výpočty zajišťují, že metoda TOC je dostatečně citlivá pro stanovení stopových množství při validaci čištění a že určení DL/QL (LOD/LOQ) je v souladu s požadavky ICH Q2(R2) a obdobnými regulačními standardy.</li></ul><h4>Studie výtěžnosti: klíčový prvek validace čištění</h4>Studie výtěžnosti poskytují praktický důkaz z reálných podmínek, že metoda TOC i zvolený způsob odběru vzorků fungují v souladu s očekáváním při rutinním čištění. Regulační orgány očekávají, že tyto studie prokážou skutečné odstranění a detekci reziduí pro každý relevantní produkt, typ povrchu a způsob odběru vzorků.<h5>Praktické kroky:</h5><ul><li>Při stěrovém odběru (vodná extrakce) aplikujte cílová rezidua v relevantních koncentracích na reprezentativní kupony simulující povrchy zařízení, nechte zaschnout, proveďte stěr podle standardního postupu, extrahujte a analyzujte odezvu TOC.</li><li>Při odběru finálního oplachu připravte modelové roztoky cílových látek v několika relevantních koncentracích ve skutečném oplachovém médiu a tyto roztoky přímo analyzujte za účelem stanovení výtěžnosti.</li><li>Při přímém stěrovém odběru naneste známá množství cílových látek na reprezentativní testovací vzorky materiálu simulující povrchy zařízení, proveďte odběr běžným postupem (např. stěrem testovacího vzorku) a následně podrobte celý testovací vzorek analýze TOC.</li><li>Proveďte studie výtěžnosti pro každou třídu produktů a typ povrchu, včetně scénářů typu „worst case“ (nejhůře čistitelné případy).</li><li>Akceptační kritéria by měla odrážet realistickou variabilitu procesu čištění a odběru vzorků a prokázat, že metoda je vhodná pro zamýšlený účel z hlediska detekce i kvantifikace.</li></ul><blockquote>O podrobném srovnání metod odběru vzorků pro TOC a praktická doporučení si přečtěte ve třetím dílu:<a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/article/6833"> TOC při validaci čištění: principy, osvědčené postupy a časté chyby</a></blockquote><h4>Správnost, preciznost a systémová vhodnost</h4>Posuďte spolehlivost metody TOC hodnocením správnosti (accuracy) a preciznosti a potvrďte její průběžnou způsobilost pomocí testů systémové vhodnosti (SST).<h5>Praktické kroky:</h5><ul><li>Ověřte správnost obohacením vzorků známým množstvím cílových látek a výpočtem průměrné procentuální výtěžnosti včetně intervalu spolehlivosti tak, aby splňovala předem definovaná akceptační kritéria.</li><li>Ověřte preciznost opakovanými analýzami a vyhodnocením směrodatné odchylky (SD) nebo variačního koeficientu (CV) pro opakovatelnost a (v případě potřeby) mezilehlou preciznost (různí analytici, různé dny nebo přístroje).</li><li>Volitelně shrňte celkovou spolehlivost pomocí predikčního nebo tolerančního intervalu v souladu s ICH Q2(R2).</li><li>Používejte testy systémové vhodnosti (např. zkoušku 1,4-benzochinonem dle USP/EP) k rutinnímu potvrzení správnosti a preciznosti před analýzou vzorků; dokumentujte všechny výsledky SST a jejich shodu s definovanými kritérii.</li></ul><h4>Robustnost</h4>Ověřte, že metoda TOC poskytuje spolehlivé výsledky i při malých, záměrných změnách kritických parametrů.<h5>Praktické kroky:</h5><ul><li>Změňte relevantní parametry (např. pH vzorku, obsah anorganického uhlíku nebo stáří kalibračního standardu) a ověřte, že metoda i nadále splňuje stanovená akceptační kritéria.</li><li>Zdokumentujte návrh a výsledky studie robustnosti.</li></ul><h4>Dokumentace a akceptace</h4>Zajistěte úplnou dokumentaci všech validačních činností a jejich výsledků a stanovte jasná akceptační kritéria pro všechny hodnocené parametry.<h5>Praktické kroky:</h5><ul><li>Veděte úplné záznamy o všech validačních činnostech (kalibrace, slepé vzorky, studie přídavku/výtěžnosti, regresní analýza, preciznost, robustnost a testy systémové vhodnosti – SST), včetně zaznamenání podmínek prostředí; akceptační kritéria pro každý parametr musí být jasně definována ve všech protokolech a zprávách.</li><li>Shrňte výsledky ve validační zprávě připravené k auditu a inspekci.</li></ul><h4>Regulační rámec a očekávání autorit</h4>Validace metody TOC musí být v souladu s požadavky mezinárodních regulačních předpisů a pokynů (ICH Q2(R2), EU GMP, PIC/S).<blockquote>Podrobnější přehled regulačních východisek těchto požadavků naleznete v prvním díle: <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://lcms.cz/article/6803">Volba analytických metod při validaci čištění: TOC vs. HPLC vs. další techniky</a></blockquote><h3>Závěr</h3>Důsledně validovaná metoda TOC je klíčovým prvkem programu validace čištění, který je v souladu s regulačními požadavky, je založen na řízení rizik a je provozně spolehlivý. Validace prováděná v souladu s ICH Q2(R2) a příslušnými pokyny, spolu se studiemi výtěžnosti realizovanými pro každý typ odběru vzorků, zajišťuje vědeckou robustnost a naplňuje globální regulační očekávání. Technické pokyny USP &lt;643&gt; a Ph. Eur. 2.2.44 přispívají k ověření vhodnosti přístroje; nenahrazují však požadavek na validaci metody specifickou pro detekci reziduí.Pokud programy validace čištění využívají systematický přístup, správně řízené slepé vzorky a matricové standardy a ověřenou technologii TOC, dosahují vysoké míry souladu s požadavky předpisů, robustních dat a vyšší provozní jistoty.<blockquote>V dalším, 5. dílu: Zjistěte, jak stanovit a obhájit robustní a vědecky podložené limity validace čištění. Podrobně rozebereme maximální přípustný přenos (MAC), zdravotně založená akceptační kritéria a praktické stanovení limitů napříč různými analytickými přístupy, ilustrované příklady z praxe analýzy TOC.</blockquote>🔎 Zvažujete možnosti analyzátoru TOC? Podívejte se blíže na<a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/products/925"> TOC-L</a>!

Validace metod TOC: Zajištění robustnosti, citlivosti a souladu s předpisy

Stanovení obhajitelných limitů při validaci čištění – MACO, zdravotní kritéria a osvědčené postupy pro TOC

Webináře

Aplikace

Akademie

Osobnosti

Plasty

Životní prostředí

Potraviny

Vody

Zdraví

Přednáška

Vědecký článek

Rozhovor

Toxikologie

Popularizace

Věda a výzkum

Software

Covid-19

Kariéra

Video

Článek

Laboratoře

Různé

Produkt

Poster

Nejbližší akce

Typ novinky

Zaměření

Naším posláním je šířit informace o produktech firmy Shimadzu v oblasti instrumentálních analytických přístrojů, přístrojů pro testování materiálů a speciálních přístrojů pro life science, jejich prodej a následně - instalace, zaškolení, záruční a pozáruční servis, ověřování a validace a aplikační podpora.

SHIMADZU Handels GmbH - organizační složka

Svět měření na dosah: Farinograf v praxi - Měření kvality mouky pro pekárenský průmysl

Svět měření na dosah: Vlhkost na lisovně, viskozita na lakovně – Kontrola kvality plastů

Online kurz: software NOVA

Microplastic Analysis in Water Using Vibrational Spectroscopy: Navigating ISO/FDIS 16094-2 standards

Advances in Cryogenic NMR Probes for Modern Labs

Acquifer HIVE: The Next Generation of Big Data Management for Microscopy