Control de calidad de detergentes y desinfectantes para manos con NIRS
17 abr. 2023
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El dicho «la limpieza está al lado de la piedad» ha existido durante siglos. La implicación es que el acto de mantener limpia nuestra ropa, espacios vitales, pertenencias y, por supuesto, nuestros propios cuerpos nos eleva por encima de otros animales y, por extensión, de nuestros propios instintos más básicos. Aparte de esto, es bien sabido que las enfermedades prosperan en condiciones sucias, y lo mejor para nosotros como sociedad es mantener las cosas limpias. Por lo tanto, los agentes de limpieza (por ejemplo, detergentes y desinfectantes) son constantes en nuestra vida diaria.
Muchos agentes de limpieza entran en contacto con nuestra piel y generalmente se eliminan mediante enjuague o secado. En consecuencia, deben analizarse por razones de seguridad y para garantizar que los ingredientes clave estén presentes en las cantidades correctas para fines de control de calidad. Este artículo de blog explica los usos de detergentes y desinfectantes para manos, así como también cómo realizar el control de calidad de estos productos con espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS).
¿Qué son los detergentes?
A menudo, las palabras detergente y jabón se usan indistintamente aunque se trate de dos productos diferentes. Los detergentes se definen como «cualquiera de las numerosas preparaciones orgánicas líquidas o solubles en agua sintéticas que son químicamente diferentes de los jabones pero que pueden emulsionar aceites, mantener la suciedad en suspensión y actuar como agentes humectantes» [1]. Los jabones se diferencian en que se preparan utilizando un álcali y un componente graso para formar una sal de sodio (o potasio) del ácido graso.
Como dice la definición, los detergentes son agentes de limpieza que emulsionan los aceites y la suciedad. Hay varios tipos de productos disponibles en el mercado para diversos propósitos: detergente líquido, en polvo e incluso monodosis concentradas de un solo uso. Estos detergentes generalmente no son para todo uso, pero pueden especializarse, por ejemplo, para lavar platos, lavar ropa e incluso como brebajes de alta eficiencia para manchas y olores difíciles.
¿De qué están hechos los detergentes?
Las formulaciones de detergentes pueden ser bastante complejas. Se componen principalmente de varios tensioactivos (iónicos, no iónicos y anfóteros), enzimas, conservantes, agentes quelantes, agentes blanqueadores, así como colorantes y fragancias. No todos estos ingredientes se encuentran en todos los detergentes, pero un surfactante es un requisito clave para la emulsificación de aceites, suciedad y otros compuestos que causan manchas y olores. Las enzimas también son necesarias para descomponer compuestos difíciles, como los que se encuentran en la orina de las mascotas. La combinación de estos diferentes compuestos da como resultado superficies limpias y otros materiales.
Los detergentes hipoalergénicos son un producto especializado para personas con piel sensible. Por lo general, se trata de formulaciones sin perfume (sin fragancia) que tampoco contienen colorantes. Los ingredientes activos siguen siendo similares, pero se eliminan los perfumes y otros compuestos para limitar el riesgo de producir urticaria o erupciones. Los detergentes hipoalergénicos deben someterse a pruebas exhaustivas antes de comercializarse como tales. Las personas con piel sensible deben considerar el uso de un detergente para ropa especialmente formulado, ya que la ropa está en estrecho contacto con la piel durante muchas horas seguidas. La ropa limpia no tiene por qué venir con el riesgo de irritación de la piel.
¿Qué es el desinfectante de manos?
El desinfectante de manos, también conocido como handrub, desinfectante de manos o antiséptico de manos, se ha convertido en un elemento básico en casi todos los hogares desde que comenzó la pandemia de COVID-19 a principios de 2020. El desinfectante de manos es un líquido (generalmente un gel, espuma o aerosol) diseñado para secarse rápidamente después de la aplicación, eliminando así la necesidad de jabón, agua y toallas. Estos productos se aplican y se frotan en las manos para evitar la propagación de gérmenes nocivos al inactivar microorganismos patógenos como virus y bacterias. El uso de desinfectante para manos no eliminará los productos químicos nocivos ni matará ciertos gérmenes resistentes, por lo que no debe usarse como un reemplazo completo del lavado de manos.
¿Qué ingredientes hay en el desinfectante de manos?
Según el ingrediente activo utilizado, los desinfectantes para manos se pueden clasificar en uno de dos tipos: los basados en alcohol, o sin alcohol. a base de alcohol Los desinfectantes para manos suelen contener entre un 60 y un 95 % de alcohol como ingrediente activo, normalmente en forma de etanol (alcohol etílico), isopropanol (alcohol isopropílico), o norte-propanol [2]. A tales concentraciones, el alcohol se desnaturaliza inmediatamente proteínas, neutralizando eficazmente ciertos tipos de microorganismos. El glicerol, otros humectantes para la piel y una pequeña cantidad de agua constituyen los ingredientes inactivos. La Organización Mundial de la Salud recomienda una composición similar de ingredientes [3]. Los desinfectantes para manos a base de alcohol se han convertido en una herramienta importante en la lucha contra el COVID-19. La conveniencia y la portabilidad de los desinfectantes para manos ayudaron a que su uso generalizado comenzara en 2020.
Los desinfectantes para manos sin alcohol contienen el ingrediente activo cloruro de benzalconio, generalmente en una concentración de 0.1%. El cloruro de benzalconio es un agente antimicrobiano que ha demostrado proteger contra bacterias, virus y hongos.4]. Tanto los desinfectantes para manos a base de alcohol como los sin alcohol también pueden tener peróxido de hidrógeno (hasta una concentración del 3 %), colorantes y fragancias.
Espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS): la herramienta ideal para evaluar la calidad de los detergentes y desinfectantes para manos
La espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) ha sido un método establecido para el control de calidad rápido y confiable de productos cosméticos y de cuidado personal durante más de 30 años. Sin embargo, muchas empresas aún no consideran de manera consistente la implementación de NIRS en sus laboratorios de QA/QC. Las razones pueden ser una experiencia limitada con respecto a las posibilidades de aplicación o una duda general sobre la implementación de nuevos métodos.
Hay varias ventajas de usar NIRS sobre otras tecnologías analíticas convencionales. Por un lado, NIRS puede medir múltiples parámetros en solo 30 segundos sin ninguna preparación de muestra. La interacción luz-materia no invasiva utilizada por NIRS, influenciada por las propiedades físicas y químicas de la muestra, lo convierte en un método excelente para la determinación de ambos tipos de propiedades.
En el resto de esta publicación, se muestran las soluciones disponibles para el control de calidad de detergentes y desinfectantes para manos desarrolladas de acuerdo con las pautas de implementación de NIRS de ASTM E1655: Prácticas estándar para el análisis cuantitativo multivariado por infrarrojos. Estas prácticas cubren una guía para la calibración multivariada de espectrómetros infrarrojos utilizados en la determinación de las características físicas o químicas de los materiales. Estas prácticas son aplicables a los análisis realizados en la región espectral del infrarrojo cercano (NIR) (aproximadamente 780 a 2500 nm) hasta la región espectral del infrarrojo medio (MIR) (aproximadamente 4000 a 400 cm-1).
Para obtener información más detallada sobre NIRS como técnica secundaria, lea nuestras publicaciones de blog anteriores.
Beneficios de la espectroscopia NIR: Parte 1
Beneficios de la espectroscopia NIR: Parte 2
¿Qué parámetros y aplicaciones son generalmente posibles para el análisis NIRS?
Por lo general, los parámetros clave para el control de calidad de los detergentes y desinfectantes para manos, como el contenido de alcohol, los tensioactivos, el TAED (tetraacetiletilendiamina, un activador del blanqueador) y las enzimas, se determinan mediante métodos químicos y físicos en el laboratorio. Estos métodos no solo implican altos costos de funcionamiento, sino que también consumen mucho tiempo. Por el contrario, la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) no requiere productos químicos ni preparación de muestras, lo que ahorra costos relacionados con consumibles y mano de obra. NIRS también es lo suficientemente fácil para que lo usen personas que no son químicas y brinda resultados en menos de un minuto. Además, se pueden determinar simultáneamente múltiples parámetros químicos y físicos. Los beneficios combinados de esta tecnología hacen que NIRS sea la solución ideal para muchas mediciones diarias de QA/QC o análisis ad-hoc en línea.
En las siguientes secciones, se determinan los parámetros clave para el control de calidad del detergente líquido para ropa y los productos desinfectantes para manos que contienen alcohol con el analizador de líquidos Metrohm NIRS DS2500 (Figura 1). Los espectros Vis-NIR obtenidos se usaron para crear modelos de predicción para el contenido de etanol y surfactante, respectivamente. La calidad de los modelos de predicción se evaluó mediante un diagrama de correlación que muestra la correlación entre la predicción Vis-NIR y los valores del método principal. Las respectivas cifras de mérito (FOM) muestran la precisión esperada de una predicción durante el análisis de rutina.
Determinación del contenido de tensioactivo en detergente líquido para ropa con NIRS
Los detergentes para ropa contienen suavizantes de telas, agentes blanqueadores, tensioactivos y enzimas. De estos, el surfactante es el factor más importante para el efecto de limpieza, ya que rompe la interfaz entre los compuestos polares y no polares. Esto permite que el detergente sea eficaz contra los aceites y otras grasas, así como contra las manchas de suciedad o bebidas.
Cuantificación del contenido de tensioactivo en detergente líquido para ropa se realiza más comúnmente por titulación potenciométrica de dos fases. Las desventajas de este método incluyen los pasos de preparación manual de la muestra (p. ej., dilución y ajuste del pH) y la determinación en sí lleva mucho tiempo. Por el contrario, la espectroscopia Vis-NIR ofrece resultados de alta calidad en menos de un minuto y no requiere preparación de muestras ni productos químicos. Los espectros de una variedad de muestras de detergente para ropa se muestran en Figura 2 con el diagrama de correlación y las respectivas cifras de mérito para la predicción del contenido de tensioactivo dado en figura 3.
| Figuras de merito | Valor |
|---|---|
| R2 | 0,97 |
| Error estándar de calibración | 2,20 mmol/100 g |
| Error estándar de validación cruzada | 2,38 mmol/100 g |
Determinación NIRS del contenido de etanol en desinfectante de manos a base de alcohol
En 2020, la demanda de desinfectante para manos se disparó debido a la propagación de COVID-19. Muchas empresas cambiaron de marcha y optimizaron sus operaciones para producir desinfectante para manos en grandes volúmenes. Como en cualquier proceso de fabricación de productos, la formulación precisa permite una buena calidad y reduce el desperdicio. Los reactivos utilizados en estas soluciones incluyen agua, alcohol (comúnmente etanol o isopropanol), pequeñas cantidades de emoliente (suavizante de la piel, p. ej., glicerol) y un agente oxidante (p. ej., peróxido de hidrógeno) para minimizar la contaminación microbiana. El contenido de alcohol en los desinfectantes para manos debe ser superior al 60 % (v/v) para que sea un antiséptico eficaz y, por lo tanto, debe medirse con fines de control de calidad.
El análisis NIRS de desinfectantes es un proceso fácil: solo agregue una pequeña alícuota de muestra a un vial desechable (Figura 4), comienza el análisis y los espectros se adquieren en segundos (Figura 5).
El diagrama de correlación y las respectivas cifras de mérito para la predicción del contenido de etanol mediante espectroscopia NIR se muestran en Figura 6.
| Figuras de merito | Valor |
|---|---|
| R2 | 0,9977 |
| Error estándar de calibración | 0,41% v/v |
| Error estándar de validación cruzada | 0,56% v/v |
Resumen
Los detergentes se utilizan en muchas situaciones para limpiar nuestros utensilios de cocina, quitar manchas difíciles de la ropa y/o eliminar olores. El control de calidad de estos productos es necesario para garantizar su seguridad y eficacia para los consumidores.
El spray, gel o espuma desinfectante para manos es una excelente manera de mantenerse higiénico cuando el agua y el jabón no son una opción fácil. Sin embargo, el poder de desinfección depende de la concentración de los ingredientes activos (ya sean formulaciones con o sin alcohol con cloruro de benzalconio).
Los ejemplos de aplicación presentados en este artículo demuestran que la espectroscopia de infrarrojo cercano es excelente para el análisis de múltiples componentes en detergentes y desinfectantes para manos. Los resultados se obtienen en menos de un minuto sin necesidad de preparación de muestras. No se requieren reactivos químicos para el análisis NIRS, lo que significa que se producen menos desechos, lo que reduce los costos por análisis.
Referencias
[1] Definición de DETERGENTE. https://www.merriam-webster.com/dictionary/detergent (consultado el 14 de marzo de 2023).
[2] Saha, T.; Khadka, P.; Das, S. C. Desinfectante de manos a base de alcohol: composición, uso adecuado y precauciones. gérmenes 2021, 11 (3), 408–417. DOI:10.18683/gérmenes.2021.1278
[3] Organización Mundial de la Salud. Guía para la producción local: Formulaciones de frotamiento de manos recomendadas por la OMS, 2010. https://www.who.int/publications/i/item/WHO-IER-PSP-2010.5
[4] Kovac, B.; Piletic, K.; Kovacević Ganić, N.; et al. La eficacia del cloruro de benzalconio como compuesto activo en biopelículas de patógenos transmitidos por alimentos seleccionados. Higiene 2022, 2 (4), 226–235. DOI:10.3390/higiene2040020
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