Polarimetría en la industria, la investigación y el desarrollo
Análisis de sustancias ópticamente activas mediante la determinación del ángulo de rotación
Un polarímetro es un aparato que sirve para determinar la dirección de polarización de la luz y el poder de rotación de las sustancias ópticamente activas. Estas sustancias incluyen azúcares, aminoácidos y otras moléculas quirales. Por eso, la polarimetría es un método de análisis importante en química, farmacia, análisis de alimentos y bioquímica. La medida distingue entre dos variables.
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Ángulo de rotación óptica: es el valor medido que indica la rotación del plano de polarización.
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Ángulo de rotación específico: es el valor que tiene en cuenta la concentración de la muestra y la longitud del tubo de medición.
Para determinar estos parámetros de medición de forma fiable, el polarímetro debe registrar con exactitud el recorrido de la luz polarizada y la rotación resultante. Esto plantea la cuestión de cómo se construye técnicamente un polarímetro y cómo funciona el proceso de medición.
Contenido
¿Cómo funciona un polarímetro?
Los instrumentos analíticos miden el cambio en el plano de polarización de la luz polarizada linealmente después de que haya entrado en contacto con una sustancia ópticamente activa (quiral) (por ejemplo, azúcar). En esta interacción, la dirección de polarización de la onda luminosa gira un ángulo determinado: el ángulo de rotación.
Ejemplo: la sacarosa (abajo) gira el plano de polarización en el sentido de las agujas del reloj, mientras que la fructosa (arriba) lo hace en sentido contrario. Esto permite distinguir claramente las dos sustancias entre sí.
El ángulo de rotación proporciona información valiosa sobre la estructura molecular, la pureza y la concentración de la sustancia analizada.
La funcionalidad de este método de análisis sólo puede comprenderse plenamente si se conocen determinadas propiedades de las muestras analizadas. Esto se debe a que no todas las sustancias afectan a la luz polarizada: esta capacidad está ligada a determinadas características e influencias.
Propiedades de las muestras y influencias en la medición
quiralidad
La quiralidad describe la propiedad fundamental de una molécula de no ser idéntica a su imagen especular. La actividad óptica que se aprovecha en la polarimetría solo se da en moléculas quirales. Su estructura espacial corresponde a una imagen especular que no puede armonizarse mediante rotación. Un ejemplo son nuestras propias manos: la mano izquierda corresponde a la molécula, la derecha a su imagen especular; a pesar de la rotación, nunca encajan exactamente una encima de la otra.
Muchos compuestos químicos muestran exactamente este comportamiento. Debido a su falta de simetría, pueden girar el plano de polarización de la luz. Esta actividad óptica se mide y proporciona información sobre la estructura, la pureza y la composición.
Influencias en la medición
La actividad óptica —y, por lo tanto, el valor medido— depende de la temperatura, la longitud de onda de la luz y la longitud del recorrido óptico. La longitud del recorrido óptico viene determinada por la longitud del tubo de medición o la cubeta que se utilice. En este caso, cuanto más largo es el recorrido óptico, mayor es el ángulo de rotación. A medida que aumenta la concentración, también crece el ángulo de rotación. En cuanto a la temperatura y la longitud de onda, depende de la sustancia que se analice si al aumentar estos parámetros se mide un ángulo de rotación mayor o menor.
Ejemplo: mientras que el ángulo de rotación de la sacarosa disminuye al aumentar la temperatura, en el caso del cuarzo ocurre lo contrario: aumenta al crecer la temperatura.
Enantiómeros
Los enantiómeros son pares de moléculas que son imágenes especulares entre sí. También pueden compararse favorablemente con nuestras manos: Ambas manos constan de los mismos «componentes» -la palma y los cinco dedos-, pero son imágenes especulares y no congruentes.
Los enantiómeros tienen la misma fórmula molecular y los mismos enlaces, pero se diferencian en su disposición espacial, ya que son imágenes especulares entre sí. Estas formas especulares pueden tener propiedades muy diferentes: un enantiómeros puede tener un sabor dulce y el otro amargo. Ejemplo: Limoneno = R-limoneno huele a naranja, S-limoneno huele a limón. Para medicamentos: Ejemplo: Ibuprofeno = medicamento con enantiómeros R y S (sólo el enantiómero S es farmacológicamente activo)
Significado de la quiralidad y los Enantiómeros
Muchas sustancias farmacológicamente activas son quirales y, por lo tanto, se presentan en forma de Enantiómeros. Aunque los enantiómeros tienen la misma fórmula molecular y propiedades físicas casi idénticas —como la densidad o el índice de refracción—, es difícil distinguirlos o separarlos con métodos o técnicas clásicas como la HPLC (cromatografía líquida de alta resolución). Precisamente por eso son tan importantes métodos como la polarimetría, ya que aprovechan una propiedad que los distingue: la actividad óptica.
Los aparatos modernos, como el polarímetro KRÜSS Optronic, permiten medir con gran precisión el ángulo de rotación y ofrecen resultados reproducibles incluso con concentraciones muy bajas o muestras sensibles. Gracias a sus innovadores sistemas de asistencia, estos instrumentos son especialmente adecuados para el control de calidad farmacéutico y la investigación.
¿Por qué se estudian los Enantiómeros en la industria farmacéutica?
A pesar de su similitud estructural, los enantiómeros pueden tener efectos biológicos totalmente diferentes . La razón: reaccionan de forma diferente con las enzimas, los receptores y otras estructuras biológicas diana, que a su vez son quirales. Esto da lugar a grandes diferencias en algunos casos:
- Mecanismo de acción
- Actividad farmacológica
- Toxicidad
- Efectos secundarios
- propiedades sensoriales (por ejemplo, olor, sabor)
Ejemplo: La sustancia talidomida – en el somnífero talidomida estaba presente como racemato (relación de enantiómeros 1:1). Un enantiómero tenía un efecto teratogénico, lo que significa que al ingerirlo provocaba malformaciones en el embrión. El trágico suceso que rodeó la producción de talidomida provocó la introducción de directrices legales en muchos países que deben observarse durante el desarrollo de medicamentos quirales.
Para cumplir las exigentes normas de la industria farmacéutica y la producción alimentaria, hemos desarrollado sistemas de asistencia de última generación que garantizan el máximo nivel de análisis de las sustancias ópticamente activas .
Polarímetros para rangos altamente regulados
Serie P9000: Seguro. Conforme. Totalmente automático.
Con la nueva serie P9000, KRÜSS Optronic establece nuevos estándares en polarimetría. Los polarímetros miden con sistemas de asistencia de última generación, un control inteligente de las muestras y un control de temperatura estable con una precisión de ±0,1 °C.
- La muestra puede llenarse directamente en los dispositivos de medición de temperatura controlada y comprobarse en directo mediante una cámara. Las burbujas de aire, las partículas, las inhomogeneidades y los gradientes térmicos se detectan y evitan con fiabilidad.
- Un LED de estado indica que el sistema está listo para medir, mientras que el sistema comprueba continuamente la estabilidad de los valores medidos y sólo acepta valores que cumplan los criterios de calidad definidos.
La serie P9000 ofrece resultados fiables, ahorra tiempo y cumple los requisitos normativos más exigentes, como 21 CFR Parte 11 y Anexo 11 de la UE.
Sistemas de videoasistencia serie P9000
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Normas y directrices
Calidad de medición certificada según normas mundiales
Puedes utilizar un polarímetro para determinar las propiedades características de las sustancias sin alterarlas ni destruirlas químicamente. Estos analizadores se utilizan de acuerdo con especificaciones normalizadas, sobre todo para aplicaciones sensibles y muy reguladas. Los dispositivos de medición deben cumplir con los estándares industriales (p. ej., por ejemplo, GMP, GAMP 5) o funciones exigidas por las normas, por ejemplo, de acuerdo con 21 CFR Parte 11 (por ejemplo, audit trail).
Las normas de polarimetría regulan , desde el punto de vista de las «buenas prácticas», las condiciones ambientales y la preparación de las muestras, así como las tolerancias de medición, las características y el equipamiento de un aparato o de un medio de calibración. Si utilizas los analizadores de acuerdo con especificaciones normalizadas, puedes garantizar que las mediciones se realizan correctamente y según procedimientos reproducibles.
A continuación te ofrecemos un resumen de todas las normas y directrices que conocemos en las que se hace referencia a la polarimetría. Observación: Esta es una breve visión general. Estaremos encantados de comentarte qué especificaciones cumplen los distintos modelos de polarímetro de A.KRÜSS en una consulta personal. No dudes en ponerte en contacto con nosotros.
Resumen de normas sobre polarímetros
Muestras y valores medidos
Ángulo de rotación de sustancias ópticamente activas para cada sector
Se mide el ángulo de rotación de las sustancias ópticamente activas en líquidos. Los valores obtenidos se utilizan para el control de calidad en la fabricación de principios activos farmacéuticos, así como para la verificación de la identidad de sustancias quirales en el laboratorio de entrada y salida de mercancías.
En la industria alimentaria, del almidón y del azúcar se utilizan mediciones polarimétricas para determinar la concentración y la pureza. Dado que cada sector tiene sus propios requisitos en cuanto a esta tecnología de medición, ofrecemos una amplia gama de aparatos y tubos de medición para satisfacer esas necesidades.
¿Qué sustancias pueden medirse?
A continuación encontrarás una lista detallada de las diferentes muestras y sus ángulos de rotación específicos. La mayoría de los datos se refieren a condiciones de medición estándar (T = 20 °C y λ = 589 nm). Las condiciones divergentes se anotan en consecuencia.
Nota: Este resumen proporciona una orientación inicial. ¿Qué modelos se adaptan mejor a tus tareas de medición específicas en una consulta personal. Ponte en contacto con nosotros en cualquier momento.
Resumen de muestras para polarímetros
Campos de aplicación típicos
Amplia gama de aplicaciones. Resultados precisos.
El análisis de sustancias ópticamente activas es uno de los métodos más importantes de control de calidad en las industrias farmacéutica, química, cosmética, alimentaria y de bebidas. Con estos métodos se puede determinar la identidad y la calidad de las sustancias, así como su concentración en las mezclas. También se puede analizar el progreso de las reacciones y la transformacion de sustancia.
La industria farmacéutica utiliza estos dispositivos de medición para garantizar una separación perfecta de los Enantiómeros, determinar la concentración de sustancias ópticamente activas o analizar la relación entre las propiedades tóxicas y farmacológicas.
En la fabricación de alimentos, los equipos de análisis comprueban la pureza de las materias primas o proporcionan información sobre la calidad de los productos. La gama de aplicaciones de los dispositivos de medición es muy amplia.
A título informativo: A continuación encontrarás un resumen de los campos de aplicación típicos, las sustancias analizadas, las normas asociadas y los polarímetros KRÜSS Optronic recomendados por nosotros.
Ámbitos de aplicación de los polarímetros
Cómo utilizarlo – Vídeos de productos
Dependiendo de la aplicación, ofrecemos diferentes soluciones de polarímetros, estándares de calibración y accesorios.
- Además de nuestra nueva serie P9000, seguimos contando con la probada serie P8000 con termorregulación de las muestras por agua.
- El P1000-LEDse usa principalmente con fines formativos; mide la rotación óptica según el principio de penumbra.
- Una solución económica es el modelo P3000: se utiliza cuando basta con una precisión de medición de ±0,01°.
- Con las placas de control de cuarzo certificadas por el PTB (conformes con las normas OIML, ICUMSA y la Pharmacopoeia), la calibración y la ajustage de los dispositivos de medición KRÜSS Optronic se pueden realizar de forma precisa y sencilla.
Cómo utilizarlo – Vídeos de productos
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