Determination of Anions in Toothpaste by Ion Chromatography

Význam tématu

V oblasti zubní péče má fluor klíčovou roli v prevenci zubního kazu. Produkty jako zubní pasty obsahují sloučeniny stannatého či sodného fluoridu nebo sodného monofluorofosfátu (MFP), jejichž dostupnost a stabilita se může v průběhu skladování měnit v závislosti na složení formulace. Přesné a spolehlivé stanovení těchto aniontů je nezbytné pro zajištění kvality, účinnosti a bezpečnosti finálních výrobků.

Cíle studie

Cílem aplikace bylo navrhnout a demonstrovat jednoduchou a efektivní metodu iontové chromatografie s elektrolyticky generovaným elučním činidlem (RFIC) pro simultánní stanovení volného fluoridu, MFP a dalších aniontově nabitých přísad v různých komerčních zubních pastách. Metoda měla umožnit přímou analýzu bez náročné chemické úpravy vzorku.

Použitá metodika

Vzorky zubní pasty byly rozpuštěny ve vodě a filtrovány přes 0,45µm membránu. Pro separaci analyzovaných aniontů byly aplikovány dvě chromatografické metody:

• Metoda A na sloupci IonPac AS18 (4×250 mm) s gradientem KOH (22–60 mM) při 1,0 mL/min, teplotě 30 °C a objemu injekce 25 µL.
• Metoda B na sloupci IonPac AS17 (4×250 mm) s postupným nárůstem KOH (3–40 mM) při 1,5 mL/min, teplotě 30 °C a objemu injekce 25 µL. Tato varianta zpravidla umožnila lepší separaci silně retencovaných složek jako pyrofosfát nebo sacharin.

Použitá instrumentace

Analýzy proběhly na systému Dionex ICS-2000 Reagent-Free™ Ion Chromatography (RFIC) vybaveném:

• eleutgenerátorem Eluent Generator
• kolonovým topným modulem Column Heater
• degazací pumpou Pump Degas
• kartridži EluGen® EGC-KOH a CR-ATC
• autosamplerem AS50
• detektorem potlačené vodivosti ASRS® ULTRA (200 mA pro AS18, 150 mA pro AS17)
• softwarem Chromeleon® pro řízení a vyhodnocení dat.

Hlavní výsledky a diskuse

Byly stanoveny kalibrační závislosti pro klíčové anionty v rozsahu od 0,1 do 100 mg/L s koeficienty lineárity r2 ≥ 0,9991. Vzorky tří různých zubních past prokázaly:

• Past A a B obsahovaly primárně MFP (0,65–0,81 %), s volným fluoridem kolem 0,015–0,018 %.
• Pasta C využívala sodný fluorid jako aktivní složku (0,083 % volného F–) a vedle toho obsahovala pyrofosfáty jako protikázeové činidlo.
• Přesnost opakování (RSD n=10) pro retenci i plochu píků byla <0,2 % respektive <0,9 %.

Eliminace ruční přípravy elučního činidla pomocí elektrolytické generace zvyšuje reprodukovatelnost formovaného gradientu a tím stabilitu retencí a kvalitu výškových odezev.

Přínosy a praktické využití metody

Navržená metoda umožňuje:

• přímé simultánní stanovení volného fluoridu, MFP i dalších aniontů bez derivatizace či hydrolyzních reakcí;
• zkrácení doby analýzy a snížení pracovní náročnosti díky on-line generaci elučního roztoku;
• široký dynamický rozsah pro různé typy past a vysokou selektivitu rozdílných složek formulace;
• vysokou přesnost a reprodukovatelnost vhodnou pro QA/QC laboratoře i výzkumné účely.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry dalšího rozvoje zahrnují:

• integraci iontové chromatografie s hmotnostní spektrometrií pro rozšíření analytického rozsahu a citlivosti;
• miniaturizaci a automatizaci vzorkování pro vyšší propustnost a on-line monitoring výrobních procesů;
• rozšíření metodiky na další biologicky a průmyslově relevantní anionty (polyfosfáty, organické kyseliny) a aplikace v kontrole potravinářských či farmaceutických vzorků.

Závěr

Iontová chromatografie s RFIC a elektrolytickou výrobou elučního činidla představuje robustní a univerzální přístup k rychlému a přesnému stanovení fluoridů, MFP a doplňkových aniontů v zubních pastách. Metoda nabízí vynikající opakovatelnost, široký lineární rozsah a minimalizaci chyb spojených s ruční přípravou elučního roztoku.

Reference

1. McCoy, M. C. US FDA, 2001, April, 42.
2. Wang, P.; Li, S. F. Y.; Lee, H. K. J. Chromatogr. A 1997, 765, 353–359.
3. Biemer, T. A.; Asral, N.; Sippy, A. J. Chromatogr. A 1997, 771, 355–359.
4. Official Journal of the European Communities 1983, No. L291, 37–40.
5. Borissova, R.; Debouki, A.; Nikolov, T. Fresenius’ J. Anal. Chem. 1993, 347, 63–66.
6. Hattab, J. Dent. 1989, 17, 77–83.
7. Farcas, F.; Chaussadent, T.; Fiaud, C.; Mabille, I. Anal. Chim. Acta 2002, 472, 37–43.
8. Murawski, D. J. Chromatogr. A 1991, 546, 351–367.