Autoanalizador

El AutoAnalyzer es un analizador automatizado que utiliza una técnica de flujo denominada análisis de flujo continuo (CFA), o más correctamente análisis de flujo segmentado (SFA), creada originalmente por Technicon Corporation . El instrumento fue inventado en 1957 por Leonard Skeggs, PhD, y comercializado por Technicon Corporation, de Jack Whitehead. Sus primeras aplicaciones fueron para análisis clínicos, pero pronto se desarrollaron métodos para análisis industriales y ambientales. Su diseño se basa en la segmentación de un flujo continuo mediante burbujas de aire.

El análisis de flujo continuo (CFA) es un término general que engloba tanto el análisis de flujo segmentado (SFA) como el análisis de inyección de flujo (FIA). En el análisis de flujo segmentado, una corriente continua de material se divide mediante burbujas de aire en segmentos discretos donde tienen lugar reacciones químicas. La corriente continua de muestras líquidas y reactivos se combina y transporta a través de tubos y serpentines de mezcla. Los tubos transfieren las muestras de un aparato a otro, y cada aparato realiza diferentes funciones, como destilación, diálisis, extracción, intercambio iónico, calentamiento, incubación y posterior registro de una señal. Un principio esencial del SFA es la introducción de burbujas de aire. Estas burbujas segmentan cada muestra en paquetes discretos y actúan como barrera entre ellos para evitar la contaminación cruzada a medida que se desplazan por el tubo de vidrio. Las burbujas de aire también facilitan la mezcla al crear un flujo turbulento (flujo en bolo) y permiten a los operadores comprobar de forma rápida y sencilla las características de flujo del líquido. Las muestras y los estándares se tratan de manera idéntica a medida que recorren el trayecto del fluido, eliminando la necesidad de una señal de estado estacionario. Sin embargo, dado que la presencia de burbujas crea un perfil de onda casi cuadrada, llevar el sistema al estado estacionario no reduce significativamente el rendimiento (los analizadores CFA de tercera generación procesan un promedio de 90 o más muestras por hora) y es deseable, ya que las señales de estado estacionario (equilibrio químico) son más precisas y reproducibles. ^{[ 1 ]} Alcanzar el estado estacionario permite alcanzar los límites de detección más bajos.

Un analizador de flujo segmentado continuo (SFA) consta de diferentes módulos, entre los que se incluyen un muestreador, una bomba, serpentines de mezcla, tratamientos de muestra opcionales (diálisis, destilación, calentamiento, etc.), un detector y un generador de datos. La mayoría de los analizadores de flujo continuo se basan en reacciones de color mediante un fotómetro de flujo continuo; sin embargo, también se han desarrollado métodos que utilizan electrodos selectivos de iones (ISE), fotometría de llama, ICAP, fluorometría, etc.

Technicon vendió su negocio a Revlon en 1980 ^{[ 7 ]} quien más tarde vendió la empresa a compradores separados del sector clínico (Bayer) e industrial (Bran+Luebbe - ahora SEAL Analytical) en 1987. En ese momento, las aplicaciones industriales representaban alrededor del 20% de las máquinas CFA vendidas.

En 1974, Ruzicka y Hansen llevaron a cabo en Dinamarca y Brasil los primeros experimentos sobre una técnica competitiva que denominaron análisis por inyección en flujo (FIA). Desde entonces, la técnica se ha utilizado en todo el mundo, tanto en investigación como en aplicaciones rutinarias, y se ha perfeccionado mediante la miniaturización y la sustitución del flujo continuo por un flujo programable controlado por ordenador.

Durante la década de 1960, los laboratorios industriales se mostraron reacios a utilizar el autoanalizador. La aceptación por parte de los organismos reguladores se produjo finalmente tras demostrarse que las técnicas no difieren de las de un espectrofotómetro registrador, con reactivos y muestras añadidos en las proporciones químicas exactas de los métodos manuales tradicionalmente aceptados. ^{[ 8 ]}

Los instrumentos CFA más conocidos de Technicon son el AutoAnalyzer II (introducido en 1970), el Sequential Multiple Analyzer (SMA, 1969) y el Sequential Multiple Analyzer with Computer (SMAC, 1974). El Autoanalyzer II (AAII) es el instrumento en el que se escribieron y se hace referencia para la mayoría de los métodos de la EPA. El AAII es un analizador de flujo segmentado de segunda generación que utiliza tubos de vidrio de 2 milímetros de diámetro interno y bombea reactivos a caudales de 2 a 3 mililitros por minuto. El rendimiento típico de muestras para el AAII es de 30 a 60 muestras por hora. ^{[ 9 ]} Se propusieron analizadores de flujo segmentado de tercera generación en la literatura, ^{[ 10 ]} pero no se desarrollaron comercialmente hasta que Alpkem introdujo el RFA 300 en 1984. El RFA 300 bombea a caudales inferiores a 1 mililitro por minuto a través de serpentines de mezcla de vidrio de 1 milímetro de diámetro interno. El rendimiento del RFA puede alcanzar las 360 muestras por hora, pero el promedio se sitúa más cerca de las 90 muestras por hora en la mayoría de las pruebas ambientales. En 1986, Technicon (Bran+Luebbe) presentó su propio sistema de microflujo TRAACS-800. ^{[ 11 ]}

Bran+Luebbe continuó fabricando el AutoAnalyzer II y TRAACS, un analizador de microflujo para muestras ambientales y de otro tipo. En 1997 presentó el AutoAnalyzer 3 y en 2004 el QuAAtro. La división de CFA de Bran+Luebbe fue adquirida por SEAL Analytical en 2006, y esta última continúa fabricando, vendiendo y brindando soporte para los sistemas AutoAnalyzer II/3 y QuAAtro CFA, así como para analizadores discretos.

Y existen otros fabricantes de instrumentos CFA.

Skalar Inc., filial de Skalar Analytical, fundada en 1965 y con sede en Breda (Países Bajos), es desde su fundación una empresa independiente, propiedad al 100% de sus empleados. El desarrollo de analizadores robóticos, equipos para la determinación de COT y TN, y monitores ha ampliado la gama de productos de sus analizadores de flujo continuo SAN++ de larga duración. Los paquetes de software para la adquisición de datos y el control de analizadores también son productos propios, compatibles con las últimas tecnologías y con todas las combinaciones de hardware de analizadores.

Astoria-Pacific International, por ejemplo, fue fundada en 1990 por Raymond Pavitt, quien anteriormente era propietario de Alpkem. Con sede en Clackamas, Oregón, EE. UU., Astoria-Pacific fabrica sus propios sistemas de microflujo. Entre sus productos se incluyen las líneas de analizadores Astoria para aplicaciones ambientales e industriales; el analizador SPOTCHECK para pruebas de detección neonatal; y FASPac (paquete de software de análisis de flujo) para la adquisición de datos y la interfaz informática.

FIAlab Instruments, Inc., con sede en Seattle, Washington, también fabrica varios sistemas analizadores.

Alpkem fue adquirida por Perstorp Group y, posteriormente, por OI Analytical en College Station, Texas. OI Analytical fabrica el único analizador de flujo segmentado que utiliza tubos poliméricos en lugar de serpentines de mezcla de vidrio. Además, OI es el único fabricante importante de instrumentos que ofrece opciones de análisis de flujo segmentado (SFA) y análisis de inyección de flujo (FIA) en la misma plataforma.

Los autoanalizadores se utilizaban principalmente para análisis de laboratorio médico rutinarios y repetitivos , pero en los últimos años han sido reemplazados cada vez más por sistemas de trabajo discretos que permiten un menor consumo de reactivos. Estos instrumentos suelen determinar los niveles de albúmina , fosfatasa alcalina , aspartato transaminasa (AST) , nitrógeno ureico en sangre , bilirrubina , calcio , colesterol , creatinina , glucosa , fósforo inorgánico , proteínas y ácido úrico en suero sanguíneo u otras muestras corporales. Los autoanalizadores automatizan los pasos repetitivos del análisis de muestras que, de otro modo, serían realizados manualmente por un técnico , para pruebas médicas como las mencionadas anteriormente. De esta manera, un autoanalizador puede analizar cientos de muestras al día con un solo técnico. Los primeros autoanalizadores analizaban múltiples muestras secuencialmente para cada analito individual. Los modelos posteriores, como el SMAC, analizan múltiples analitos simultáneamente en las muestras.

En 1959, Hans Baruch, de Research Specialties Company, introdujo un sistema de análisis competitivo . Este sistema se conoció como Análisis de Muestras Discretas y estaba representado por un instrumento llamado "Robot Químico". Con el paso de los años, el método de Análisis de Muestras Discretas fue reemplazando gradualmente al sistema de Flujo Continuo en el laboratorio clínico. ^{[ 12 ]}

Las primeras aplicaciones industriales, principalmente para agua, extractos de suelo y fertilizantes, utilizaban el mismo hardware y las mismas técnicas que los métodos clínicos. Sin embargo, a partir de mediados de la década de 1970, se desarrollaron técnicas y módulos especiales que permitieron, para 1990, realizar extracción con solventes, destilación, filtración en línea y digestión UV en flujo continuo. En 2005, aproximadamente dos tercios de los sistemas vendidos en todo el mundo se destinaban al análisis de agua de todo tipo, desde niveles de nutrientes inferiores a partes por mil millones (ppb) en agua de mar hasta niveles mucho más altos en aguas residuales. Otras aplicaciones comunes incluyen el análisis de suelo, plantas, tabaco, alimentos, fertilizantes y vino.

Los autoanalizadores aún se utilizan en algunas aplicaciones clínicas, como el cribado neonatal o la detección de anticuerpos anti-D, pero la mayoría se emplean actualmente en trabajos industriales y medioambientales. La ASTM (ASTM International), la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) y la Organización Internacional de Normalización (ISO) han publicado métodos estandarizados para analitos ambientales como nitrito , nitrato , amoníaco , cianuro y fenol . Los autoanalizadores también se utilizan habitualmente en laboratorios de análisis de suelos, análisis de fertilizantes, control de procesos, análisis de agua de mar, contaminantes atmosféricos y análisis de hojas de tabaco.

Technicon publicó hojas de métodos para una amplia gama de análisis, algunas de las cuales se enumeran a continuación. Estos métodos, así como otros más recientes, están disponibles en SEAL Analytical. Las listas de métodos para los instrumentos de los fabricantes se encuentran fácilmente en sus sitios web.

• Artículo de la Universidad Estatal de Nuevo México