Técnicas multi-objetivo en diseño de experimentos para determinar sustancias farmacológicamente activas. Aplicaciones en voltamperometría y análisis por inyección en flujo

Resumen

La metodología del diseño de experimentos es el canal que comunica el desarrollo de un procedimiento de análisis y su uso para un propósito específico y nos permite obtener los valores numéricos de aquello que estamos hablando con la mejor precisión posible y del modo más eficiente. En este trabajo se ha utilizado sistemáticamente el diseño de experimentos para obtener conocimiento de diversos métodos analíticos y evaluar el efecto del cambio en diversos parámetros experimentales en dichos métodos. De hecho, resultan inseparables la puesta a punto de un método analítico y el análisis de robustez y/o su optimización mediante el diseño de experimentos. Sobre todo cuando, atendiendo a la normativa en vigor, se analizan sustancias farmacológicamente activas, dada su enorme trascendencia y los efectos adversos que pueden tener sobre el ser humano y el medio ambiente. La metodología de superficie de respuesta proporciona diseños experimentales eficientes para modelar de forma independiente cada una de las respuestas que se pretenden optimizar. Sin embargo, en muchas ocasiones, las condiciones experimentales que corresponden al óptimo se encuentran para valores de los factores experimentales que están en conflicto. El problema de la optimización de varias respuestas ha sido abordado mediante la función de Derringer (función de deseabilidad) cuya principal característica es que las soluciones se obtienen imponiendo a priori los criterios del analista en cuanto a la conformidad o no de las respuestas, y mediante la búsqueda del frente Pareto de soluciones optimales. En este trabajo se muestra la utilidad de un procedimiento de optimización multicriterio basado en la función de deseabilidad cuando se utiliza como técnica de análisis la voltamperometría de redisolución en varios casos de determinación de trazas de metales: Cu(II), Pb(II) y Cd(II). Los dos últimos sujetos a reglamentación cuando se determinan en mejillones. También se ha optimizado un procedimiento para la determinación, por voltamperometría adsortiva de redisolución, de dos antiinflamatorios en medios distintos, la indometacina en medio acuoso y la acemetacina en orina. En todos los casos el conflicto de los factores experimentales se ha resuelto utilizando una función de deseabilidad. También se ha abordado la optimización de un sistema FIA con detección amperométrica para determinar sulfonamidas resolviendo la situación de conflicto entre la maximización de la intensidad de la señal FIA y la minimización de su variabilidad a través de la función de deseabilidad. Además, como el grupo de las sulfonamidas tiene fijado un límite máximo de residuo (LMR) en leche de 100 g L-1, se han calculado los valores del límite de decisión (CC) y la capacidad de detección (CC) en el LMR según indica la Decisión 2002/657/CE tanto en medio acuoso como en su aplicación en leche como matriz más compleja. Esta misma metodología se utilizó para la determinación de dos fungicidas (verde de malaquita, MG, y su metabolito verde de leucomalaquita, LMG). Actualmente el MG no está registrado para su uso con animales productores de alimentos en ningún lugar del mundo. Sin embargo, los consumidores están expuestos a residuos de MG procedente de su uso ilegal, como demuestra la detección frecuente de residuos de MG en pescado y productos derivados. Sólo en la Unión Europea, el Sistema de Alertas Rápidas para Alimentos y Piensos (RASFF, Rapid Alert System for Food and Feed) desde agosto de 2004 hasta marzo de 2010 ha recogido en su base de datos 100 incidencias sobre la presencia en los mercados comunitarios de MG y/o su derivado LMG en pescado y productos relacionados. La metodología basada en el frente Pareto de soluciones optimales consiste en determinar el conjunto de condiciones experimentales que conducen a los valores óptimos en, al menos, una de las respuestas. La exploración de esta región del dominio experimental, que comprende las condiciones experimentales que constituyen el frente Pareto, permite al analista considerar las posibles ventajas o inconvenientes relacionados con los factores experimentales y, a la vez, mantener sus criterios en cuanto a considerar una respuesta suficientemente válida. A diferencia de lo que ocurre con la función de deseabilidad, con esta metodología esto se hace a posteriori, es decir, después de haber obtenido las posibles soluciones óptimas al problema. Esta metodología ha sido aplicada a la optimización de distintos procedimientos basados en análisis por inyección en flujo.