Utilisation du spectromètre Cora 5001 Raman d'Anton Paar pour analyser la qualité des désinfectants pour les mains

Problématique / Besoin :

Comme les désinfectants pour les mains sont censés prévenir les infections, leur qualité est d'une importance primordiale. La découverte de l'adultération avec du méthanol toxique ou des concentrations d'ingrédients actifs sous-puissants est facilement possible à l'aide des spectromètres Raman Cora 5001.

Méthode utilisée / Réponse apportée :

1. Introduction

Les spectromètres Raman Cora 5001 d'Anton Paar offrent une analyse rapide et non destructive pour identifier les produits de consommation de mauvaise qualité, par exemple en cas de produits frelatés. En période de pandémie mondiale comme le COVID-19, les désinfectants pour les mains sont devenus un produit à usage quotidien pour prévenir les infections. Ces produits sont destinés à améliorer la santé humaine. Etant donné que la pandémie de COVID-19 a entrainé une pénurie de désinfectants pour les mains, la FDA a publié une directive de production temporaire et moins restrictive. Cependant, des agences gouvernementales comme la FDA ont dû interdire par la suite plusieurs désinfectants pour les mains car ils représentaient un risque pour la santé des consommateurs au lieu de prévenir les dommages. Les principales raisons de ces interdictions sont : 

• Concentration sous-puissante en principe actif (éthanol ou isopropanol) qui n'a pas ou moins d'effet sur les germes
• Falsification ou échange de l'ingrédient actif avec du méthanol toxique. 

La spectroscopie Raman est un outil utile et rapide pour offrir une solution à ces problèmes car elle peut identifier le composant principal des désinfectants pour les mains, elle peut vérifier s'il est contaminé par du méthanol et même quantifier suffisamment la quantité de méthanol ajouté au désinfectant pour les mains. 

Propriétés et risques du méthanol

Le méthanol est largement utilisé dans l'industrie comme solvant. C'est un liquide incolore qui est miscible à l'eau e à la plupart des solvants organiques et qui a une odeur d'alcool. Selon l'ECHA, il est toxique en cas d'ingestion, toxique en cas de contact cutané et toxique en cas d'inhalation car il est métabolisé en formaldéhyde et acide formique toxiques. L'exposition au méthanol peut entrainer des nausées, des vomissements, des maux de tête, une cécité permanente ou même la mort. Il cause des dommages aux organes et est un liquide et une vapeur hautement inflammables. C'est une substance restreinte dans la plupart des pays du monde . Sa concentration maximale dans les produits de consommation tels que les désinfectants pour les mains est fortement réglementée en raison de sa toxicité inhérente. Par exemple, aux Etats-Unis, les produits contenant plus de 4% de méthanol doivent être étiquetés comme poison, tandis que dans l'UE, les produits d'hygiène peuvent contenir jusqu'à 5% de méthanol. 

2. Instrumentation et expérimentation

Les expériences ont été réalisées à l'aide d'un spectromètre Raman laser Cora 5001 de classe 1 avec un compartiment à échantillons offrant un moyen facile à utiliser et sûr pour mesurer les spectres Raman. Deux ensembles d'échantillons ont été préparés et mis en bouteille dans des flacons en verre standard : 

• Ensemble d'échantillons A axé sur la concentration de l'ingrédient actif : les échantillons ont été préparés avec une concentration variable de 30 à 90% en volume d'éthanol.
• Ensemble d'échantillons B axé sur la falsification du méthanol : un désinfectant commercial pour les mains à base d'éthanol en tant qu'ingrédient actif a été falsifié avec du méthanol dans une plage de concentration de 1 à 50% en volume. 

L'optimisation de la mise au point a été effectuée sur de l'éthanol pur (ensemble A) ou un désinfectant pour les mains pur (ensemble B) à l'aide de l'option de mise au point automatique implémentée. Chaque échantillon a été mesuré trois fois dans un ordre aléatoire avec une longueur d'onde d'excitation de 785 nm et une puissance laser de 450 mW. Une correction de la ligne de base a été appliquée et le spectre résultant a été analysé avec le modèle personnalisé mis en oeuvre "Simple Quantification Tool" en se concentrant sur les pics Raman les plus intenses à 882 cm-1 pour l'éthanol et à 1036 cm-1 pour le méthanol. 

3. Résultats

Quantification de la concentration en principe actif (série d'échantillons A)

A l'aide du Raman Cora 5001, des spectres de mélanges avec une teneur variable en ingrédient actif éthanol ont été obtenus. Avec une concentration en éthanol décroissante (et une teneur en eau plus élevée en conséquence), il y a un décalage des pics Raman. L'analyse dans ce rapport se concentre sur la vibration d'étirement C-C-O provoquant le signal le plus important. Son changement provient de l'augmentation des interactions des liaisons hydrogène avec la quantité croissante de molécules d'eau présentes dans le mélange. En utilisant le modèle personnalisé "Outil de quantification simple", il est possible de déterminer une corrélation linéaire entre la position maximale de la vibration C-C-O et la teneur en éthanol. Cette corrélation peut être utilisée pour mettre en oeuvre une méthode de quantification de l'éthanol dans le désinfectant pour les mains directement sur l'appareil. Ainsi, le contenu de l'ingrédient actif peut être déterminé directement à l'aide de la spectroscopie Raman de manière rapide et non destructive, même à travers le récipient du désinfectant pour les mains.

Découvrir l'adultération au méthanol du désinfectant pour les mains (ensemble d'échantillons B) 

A l'aide du Raman Cora 5001, des spectres de mélanges avec une teneur variable en méthanol dans le désinfectant pour les mains ont été obtenus, en concentrant sur la région spectrale de 850-1200 cm-1 où se trouvent les pics Raman les plus importants de méthanol et d'éthanol. Avec l'augmentation de la concentration de méthanol, le signal à 1036 cm-1 augmente en intensité en commançant par un épaulement de pic et en augmentant jusqu'à un pic individuel. La normalisation des données révèle un changement dans les rapports de pointe des signaux d'éthanol et de méthanol qui peuvent être utilisés pour quantifier la teneur en contaminants par rapport à l'ingrédient actif des désinfectants pour les mains. L'analyse a été effectuée à l'aide d'un script python, mais le modèle personnalisé mis en oeuvre "outil de quantification simple" peut également être utilisé. Il existe une corrélation linéaire entre le rapport de hauteur de pic des pics à 1036 cm-1 et 882 cm-1 provenant des vibrations d'étirements C-C-O du méthanol et de l'éthanol, respectivement. Cette corrélation peut être utilisée pour quantifier la teneur en méthanol des désinfectants pour les mains. A l'aide d'un modèle personnalisé, la quantification est activée directement sur l'appareil. Pour évaluer les capacités de cette analyse, la limite de détection (LoD) et la limite de quantification (LoQ) ont également été déterminées. 

Pour l'expérience présentée, la LoD a été déterminée à 0,08 Vol% et une LoQ de 0,28 Vol%. Compte tenu de la teneur en éthanol du désinfectant pour les mains usagé (ici 95%), cela équivaut respectivement à 0,7 g/L et 2,33 g/L par rapport à l'éthanol pur. Etant donné qu'il n'existe pas encore de réglementation spécifique sur la teneur en méthanol autorisée dans les désinfectants et que l'empoisonnement au méthanol résulte généralement d'une mauvaise utilisation du désinfectant pour les mains en tant que subsitut d'alcool, ces valeurs sont réexaminées dans le contexte des réglementations relatives aux spiritueux. Selon le type de spiritueux et le pays, la quantité maximale de méthanol autorisée est comprise entre 0,05 et 15 g/L. Avec une LoD de 0,7 g/L, les capacités du Cora 5001 se situent dans la zone de concentration inférieure de cette plage et seront suffisantes dans la plupart des scénarios. Evaluer ses capacités dans le contexte du méthanol dans les produits de consommation en général (limite de 4 à 5%) Cora 5001 est idéalement adapté pour le contrôle qualité. Ainsi, la spectroscopie Raman est un outil utile pour prévenir les intoxications graves au méthanol et protéger la santé des consommateurs.

4. Résumé 

Le spectromètre Raman Cora 5001 est un outil utile pour analyser la qualité des désinfectants pour les mains qui sont des biens de consommation essentiels en temps de pandémie pour prévenir les infections. Il permet des mesures rapides et non destructives à travers des bouteilles, et après un étalonnage initial, la quantification est possible directement sur l'appareil. Deux principaux problèmes de qualité conduisant à l'interdiction des désinfectants pour les mains, car ils présentent un risque pour la santé des consommateurs, peuvent être identifiés à l'aide du Cora 5001. D'une part, il peut être utilisé pour garantir que les consommateurs utilisent des produits avec une concentration appropriée en principe actif, car il peut détecter les décalages de pic Raman causés par la dilution avec de l'eau. D'autre part, il découvre non seulement l'adultération avec du méthanol toxique, mais permet également la quantification de la concentration d'adultérant avec une limite de détection de 0,08 Vol% lors de l'analyse des rapports de hauteur de pic des signaux Raman pertinents. Ainsi, le Cora 5001est un outil utile pour l'évaluation de la qualité du désinfectant pour les mains qui fonctionne dans une plage de détection des limites d'adultérant pertinentes dans les réglementations et les directives.