Tussen het moment dat een monster het laboratorium binnenkomt en het moment dat het in het instrument gaat, liggen meestal meerdere bewerkingen: bewaren, verkleinen, homogeniseren, oplossen, extraheren, filtreren, concentreren en verdunnen. Samen heten die monstervoorbereiding. Het is de stap die bepaalt of de meting iets zegt over het materiaal waar het om gaat, en vaak ook de stap waarin de meeste fouten ontstaan. Dit artikel geeft het overzicht. Het legt uit welke stappen u onderscheidt, hoe u een monster representatief en stabiel houdt, welke bewerking bij welk soort monster en welke meettechniek past, hoe u verlies en verontreiniging voorkomt en hoe u veilig werkt. Voor de details per methode verwijst het naar de afzonderlijke kennisbankartikelen.
Monstervoorbereiding (in het Engels sample preparation) is het geheel van handelingen waarmee u een monster geschikt maakt voor de analyse. Het begint bij het laboratoriummonster zoals het binnenkomt en eindigt bij de oplossing, het poeder, de pellet of het extract dat u in het instrument brengt. Wat daartussen gebeurt, hangt af van het monster, de te bepalen stof en de meettechniek. Een drinkwatermonster voor ICP vraagt een verdunning en aanzuring, een stuk weefsel voor een eiwitmeting vraagt celontsluiting, en een keramisch poeder voor röntgendiffractie vraagt fijnmalen.
Omdat de analyse alleen kan meten wat u haar aanbiedt. Goede monstervoorbereiding heeft vier doelen:
Een fout in de voorbereiding is achteraf niet meer te corrigeren. Een gevoelig en goed gekalibreerd instrument meet dan nauwkeurig het verkeerde monster.
Monsterneming is het nemen van het monster in het veld, in de fabriek of bij de patiënt, met als doel een representatief deel van het geheel. Monstervoorbereiding vindt plaats in het laboratorium en maakt dat monster meetklaar. De analyse is de meting zelf. De drie vormen samen een keten, en elke schakel draagt bij aan de totale onzekerheid. De eerste schakel staat beschreven in het artikel over monsterneming en bemonstering; de statistiek van bemonsteringsfouten in de theorie van Gy. De route die het monster in het laboratorium aflegt, staat in het artikel over sample management.
Niet elk monster doorloopt alle stappen. Een helder water mag soms direct de meting in, een bodemmonster vraagt bijna alles. De volgorde hieronder is de gebruikelijke.
Een representatief monster heeft dezelfde samenstelling als het materiaal waarvan het afkomstig is. Dat is minder vanzelfsprekend dan het klinkt: in poeders, bodem, voedsel en afval verschilt de samenstelling per deeltje. Hoe groter de deeltjes en hoe wisselender hun samenstelling, hoe meer monster u nodig heeft om een bepaalde nauwkeurigheid te halen. Die relatie legt de theorie van Gy vast. In de praktijk volgt daaruit dat u een kleiner deelmonster nooit schept uit een hoop, maar uit een gehomogeniseerd of gedeeld monster.
Door het monster stapsgewijs te delen in plaats van een hap te nemen. Bij de kwart-aanpak vormt u een kegel, drukt u plat en verdeelt u de schijf in vier kwarten, waarna u twee tegenoverliggende kwarten bewaart en de andere twee verwijdert. U herhaalt dit tot de gewenste hoeveelheid. Een riffle splitter of rotary divider geeft bij goed stromende poeders een nauwkeuriger resultaat, omdat de uitvoering minder afhangt van de persoon. Kleverige, cohesieve of hygroscopische poeders lenen zich minder goed voor beide methoden. De werkwijze staat in het artikel over de theorie van Gy.
Het doel is dat het monster op het moment van de meting nog hetzelfde is als bij de monsterneming. Daarvoor gebruikt u koeling of invriezen, het juiste vat (materiaal en volume) en waar nodig een conserveermiddel. Bij watermonsters schrijft ISO 5667-3 per parametergroep het conserveermiddel, de bewaartemperatuur en de houdbaarheid voor; het artikel over monsterneming geeft de tabel, en de norm zelf staat op de website van ISO. Voor biologisch materiaal, cellijnen en stammen is bewaren bij zeer lage temperatuur gangbaar; zie cryogene opslag. Hoe lang een monster of tussenproduct in een bepaalde toestand mag wachten, stelt u vast met een hold-time studie.
Een aliquot is een afgemeten deel van een monster of oplossing. U maakt aliquots om een monster in porties te bewaren, zodat u het niet steeds opnieuw hoeft te ontdooien, of om meerdere analyses naast elkaar uit te voeren. Elk aliquot krijgt een eigen label en wordt vastgelegd in de monsteradministratie. Zie sample management en, voor het nauwkeurig afmeten, pipetteren in het laboratorium.
Homogeniseren zorgt dat elk deelmonster dezelfde samenstelling heeft als het geheel. Alleen dan is een resultaat aan één afgewogen portie representatief voor het totaal. Het gaat verder dan mengen: bij homogeniseren verkleint u ook vaste structuren, opent u cellen en weefsel en verdeelt u aggregaten. De details en de keuze tussen methoden staan in het artikel over homogenisatie van monsters.
Voor droge, harde materialen zoals bodem, mineralen, voedsel of metaal gebruikt u maalapparatuur, een vijzel of een zeef. Voor zachte en biologische monsters zijn rotor-stator-homogenisatoren, Dounce- en Potter-homogenisatoren en hoge-drukhomogenisatie gangbaar, en voor het openen van cellen komt daar sonicatie bij. Een vijzel van agaat of porselein houdt de besmetting van het monster laag; bij sporenanalyse let u er extra op dat het maalmateriaal niet zelf de te meten elementen afgeeft. Voor suspensies en kleine volumes zijn sonicatie en celontsluiting de aangewezen route. Mengen, schudden en roeren om oplossingen homogeen te maken beschrijft het artikel over roeren en mengen.
Bij destructie breekt u de matrix van een monster volledig af, zodat de te meten elementen of verbindingen in oplossing komen. Ontsluiting is het bredere begrip en omvat ook methoden die de matrix slechts gedeeltelijk afbreken. In de praktijk gebruikt men de termen door elkaar. U past ze vooral toe vóór elementanalyse met ICP of AAS, en bij stikstofbepaling volgens Kjeldahl. De technieken zijn natte destructie met geconcentreerde zuren, destructie onder druk in een microgolfoven, droge verassing in een moffeloven en smeltontsluiting. Het artikel over destructiemethoden beschrijft ze allemaal.
De elementtechnieken waarvoor u het monster ontsluit, staan beschreven in ICP-MS en ICP-OES en atoomabsorptiespectroscopie.
Door elke stap te beperken tot wat de nauwkeurigheid van de eindmeting toelaat. Weeg op een balans die bij de hoeveelheid past, gebruik pipetten die bij het volume horen en kalibreer meters voor u begint. Zo voorkomt u dat de voorbereiding meer onzekerheid toevoegt dan de meting zelf. De werkwijze staat in oplossingen bereiden, verdunningsreeksen bereiden en buffers bereiden en bufferkeuze. De keuze van balans en pipet vindt u in de balans keuzewijzer en de pipetkeuzewijzer. Voor de pH-meting zie pH-meter keuzewijzer, en voor het bewaken van uw meetmiddelen kalibratie en verificatie.
Extractie scheidt de te meten stof, de analiet, van de matrix, het overige monster. U doet dat om storing te voorkomen, het instrument te beschermen en de analiet te concentreren. De gangbare methoden zijn solid phase extraction (SPE), vloeistof-vloeistofextractie (LLE), Soxhlet-extractie voor vaste monsters en superkritische CO₂-extractie. Voor pesticiden in voedselmatrices is QuEChERS gangbaar, een combinatie van uitzouten met een opzuivering door dispersieve SPE. Bij eiwitrijke monsters, zoals plasma, begint u vaak met eiwitprecipitatie. De algemene principes van het scheiden van mengsels staan bij de precipitatie en de membraanscheidingstechnieken.
Bij LLE verdeelt de analiet zich over twee niet-mengbare vloeistoffen en haalt u haar uit de ene fase in de andere. Dat werkt goed voor apolaire stoffen, maar verbruikt relatief veel oplosmiddel. Bij SPE laat u het monster door een cartridge met een sorbens lopen, waaraan de analiet bindt terwijl een deel van de matrix doorloopt; daarna wast u en elueert u de analiet. SPE is selectiever, gebruikt minder oplosmiddel en laat zich automatiseren. Beide technieken staan in eigen artikelen, en het artikel over solventreductie beschrijft hoe u het oplosmiddelverbruik in uw methode verlaagt.
Telkens wanneer deeltjes de meting kunnen verstoren. Voor HPLC en ICP filtert u opgeloste monsters doorgaans door een spuitfilter van 0,2 of 0,45 µm, omdat deeltjes een kolomfrit of een vernevelaar verstoppen. Filtratie kan echter analiet kosten: eiwitten, oppervlakteactieve stoffen en zeer hydrofobe stoffen kunnen aan het membraan adsorberen. Controleer dat met een spike vóór en na het filter. Centrifugeren is een alternatief wanneer u een filter wilt vermijden, bijvoorbeeld bij celresten of een neerslag. Bij nanodeeltjessuspensies voor lichtverstrooiing is centrifugeren geen alternatief voor filtratie, omdat het selectief de grotere deeltjes laat bezinken. De keuze van filter en centrifuge staat in de filtratie-keuzewijzer, de filterpapier keuzewijzer en de centrifuge-keuzewijzer. Voor de buizen zie de centrifugebuis keuzewijzer.
Een matrixeffect is de invloed van de overige componenten van het monster op het signaal van de analiet. Het kan het signaal versterken of onderdrukken en komt vooral voor bij gevoelige technieken als LC-MS/MS. De robuuste aanpak is voorkomen: matrixcomponenten verwijderen of verdunnen met extractie, opzuivering of verdunning. Blijft een effect over, dan corrigeert u het met een interne standaard of met standaardadditie, waarbij u in het monster zelf kalibreert. De theorie en de manieren om het effect te meten staan in het artikel over matrixeffecten, aangevuld door standaardadditie en interne standaard.
Door oplosmiddel te verwijderen. U kunt het monster indampen, in een rotatieverdamper onder verminderde druk of door er voorzichtig stikstof over te blazen, en voor waterige monsters met warmtegevoelige stoffen kunt u vriesdrogen. Let op verliezen: vluchtige stoffen verdampen mee, en een monster dat u droog laat vallen, kan aan het vat blijven kleven. Neem het residu daarom op in een vast volume en controleer de terugvinding. Zie rotatieverdamping, vriesdrogen en vacuümdrogen.
De voorbereiding hangt sterk af van de techniek waarmee u meet. De tabel laat zien wat er per techniek gangbaar is, en waar u de volledige werkwijze vindt.
Door elk monster met schoon materiaal te verwerken en door te controleren dat de werkwijze zelf niets toevoegt. Reinig maalmessen, vijzels, pipetten en glaswerk grondig tussen opeenvolgende monsters, of gebruik wegwerpmateriaal. Kies het materiaal van vaten en filters bij de analiet: sommige stoffen adsorberen aan glas of aan kunststof, en bij sporenanalyse kan het vat zelf een bron van verontreiniging zijn. Gebruik waar nodig labwater met de juiste zuiverheid. Wat dat betekent voor reiniging en materiaal, staat in de artikelen over laboratoriumreinigingsmiddelen, laboratoriumplastics, steriel of niet-steriel en waterkwaliteit in het laboratorium.
Een blanco is een monster zonder de te meten stof, dat u door de hele procedure haalt om te zien of reagentia, glaswerk of de omgeving verontreiniging toevoegen. Een spike is een monster waaraan u een bekende hoeveelheid analiet toevoegt, om te zien hoeveel u terugvindt. Samen vormen ze de basiscontrole van de voorbereiding. Zie sample management voor de blanco en terugvindbaarheid voor de spike.
Met een recovery-experiment. U spiket vóór de bewerking en vergelijkt het resultaat met een spike die u pas in het eindextract toevoegt. Het verschil is het verlies. Door de recovery per stap te meten, vindt u het lek: de extractie, de filtratie, het indampen of de adsorptie aan het vat. Zo valideert u de voorbereiding als onderdeel van de methode. De werkwijze staat in terugvindbaarheid (recovery) bepalen en validatie van analytische methoden.
Bij herhaalde handelingen op veel monsters, zoals verdunnen, pipetteren, SPE of filtreren. Automatisering verkleint de kans op menselijke fouten en verhoogt de reproduceerbaarheid, en legt de uitgevoerde stappen vast. Het loont wanneer de werkwijze stabiel is: een slecht uitgedachte methode wordt door automatisering vooral sneller slecht. De registratie van monsters en handelingen komt aan bod in LIMS en het elektronisch labjournaal.
In een werkinstructie, een SOP, die vastlegt wat u doet, met welk materiaal en in welke volgorde. Zo blijft de bewerking tussen medewerkers en over de tijd gelijk. Voor laboratoria met accreditatie is dat een vereiste. Zie SOP schrijven, SOP pipetteren, SOP balanskalibratie en ISO 17025. De data zelf bewaakt u volgens de ALCOA-principes.
Bij monstervoorbereiding werkt u met oplosmiddelen, zuren, scherp glaswerk en soms biologisch materiaal. Ontsluiting met geconcentreerd zuur, het malen van fijn stof en het indampen van oplosmiddel horen bij de handelingen met de grootste risico's. De basis is in alle laboratoria gelijk.
De kern is een vaste reeks gedragsregels, aangevuld met de maatregelen uit de risico-inventarisatie en -evaluatie (RI&E) van uw organisatie. Raadpleeg vóór elke nieuwe bewerking het veiligheidsinformatieblad (VIB) van de stoffen die u gebruikt. Eet, drink en rook niet in het laboratorium en was uw handen na het uitdoen van handschoenen. Zet lang haar op en vermijd loshangende kleding en sieraden. Weet waar nooddouche, oogdouche en blusmiddelen zich bevinden. Uitgangspunt van de Arbowet is dat technische en organisatorische maatregelen voorgaan op persoonlijke bescherming. Achtergrond bij de wetgeving vindt u bij Rijksoverheid en bij Arboportaal.
Door risico's bij de bron te beperken. Werk met vluchtige of schadelijke stoffen in een zuurkast, kies de kleinste hoeveelheid die voor de analyse volstaat en etiketteer elk vat volgens CLP. Bewaar gevaarlijke stoffen volgens PGS 15. Werk volgens een vaste werkinstructie, zodat elke handeling reproduceerbaar en controleerbaar is. Gebruik persoonlijke beschermingsmiddelen voor het restrisico dat overblijft.
Een gesloten labjas, een veiligheidsbril, handschoenen die passen bij de stof en gesloten schoenen die de gehele voet afdekken. Open schoeisel zoals sandalen of slippers is niet toegestaan, omdat gemorste chemicaliën of vallend glaswerk dan geen weerstand ontmoeten. Een labjas reikt doorgaans tot kniehoogte en beschermt daarmee ook de dijen. Een kortere labjacket biedt minder bescherming en is daardoor minder geschikt voor werk met chemicaliën of biologisch materiaal. Bij open vuur kiest u een katoenen jas en vermijdt u synthetische kleding eronder. De keuze per toepassing staat in het artikel over persoonlijke bescherming in het laboratorium.
Omdat onbedekte benen bij een morsing of glasbreuk direct in contact komen met de stof of de scherven. Een lange broek en een gesloten labjas verkleinen dat risico. De exacte kledingeisen verschillen per laboratorium en staan in het veiligheidsbeleid van uw instelling, dat leidend is.
Laboratoriumafval valt in vier hoofdstromen: gevaarlijk chemisch afval, biologisch besmettelijk afval, scherp afval en niet-gevaarlijk afval. Elke stroom heeft een eigen inzameling, verpakking en afvoerroute, en u mengt ze niet. Bij monstervoorbereiding ontstaat vooral chemisch afval, zoals oplosmiddelresten en zuuroplossingen, en scherp afval zoals gebroken glaswerk. Filters, pipetpunten en handschoenen die met gevaarlijke stoffen of biologisch materiaal in contact zijn geweest, volgen de stroom van die stof. De indeling en de regels staan in laboratoriumafvalbeheer.
Meestal laborant, analist of laboratoriumtechnicus. In onderzoeksomgevingen komen onderzoeker en analytisch chemicus voor, in klinische laboratoria bijvoorbeeld analist of medisch analist. Functietitels verschillen per organisatie en sector, dus de titel zegt niet altijd iets over het takenpakket.
In de praktijk voeren beide functies monstervoorbereiding en metingen uit. Een analist heeft doorgaans een bredere verantwoordelijkheid: methoden toepassen en beoordelen, resultaten valideren en afwijkingen signaleren. Een laborant voert in veel organisaties vooral de werkinstructies uit. De grens ligt per werkgever anders en volgt vooral uit de functieomschrijving.
Voor laboratoriumwerk is een mbo- of hbo-opleiding in de richting laboratoriumtechniek, chemie, biologie of analyse gangbaar. Hoe zwaarder de analyse of de verantwoordelijkheid voor de methode, hoe vaker een hogere opleiding gevraagd wordt. Werkgevers stellen hun eigen eisen. Raadpleeg daarvoor de vacature en de opleidingsinstellingen.
Soms, voor ondersteunende werkzaamheden zoals glaswerk reinigen, verbruiksmaterialen aanvullen of monsters ontvangen en registreren. Zelfstandig analyseren, ontsluiten of methoden uitvoeren vraagt opleiding en instructie, omdat fouten in de voorbereiding direct doorwerken in het resultaat. Welke functies zonder diploma bereikbaar zijn, bepaalt de werkgever.
Hoe u de te meten stoffen daarna uitgebreider scheidt en zuivert, leest u bij Scheidingstechnieken. Voor watermonsters vindt u de parameters, normen en methoden bij Wateranalyse. Voor biologisch materiaal, waar celontsluiting en isolatie van DNA, RNA en eiwit centraal staan, is er Moleculaire biologie en biotechnologie. Hoe u een monster voor DSC, TGA en DMA klaarmaakt, staat bij Thermische analyse. U past ontsluiting vooral toe vóór de technieken bij Elementanalyse.
Voor monstervoorbereiding levert Labvakhandel onder meer balansen voor nauwkeurig afwegen, pipetten voor verdunnen en overpipetteren, spuitfilters voor het wegfilteren van deeltjes en vials en flacons voor het aanleveren aan het instrument. Neem contact op voor advies over de juiste combinatie voor uw laboratorium.
Onderdeel van: Milieulaboratorium · Voedingslaboratorium · Farmaceutisch laboratorium
Geschreven door Labvakhandel, specialist in laboratoriumbenodigdheden voor bedrijven en instellingen.
Disclaimer: De informatie in dit artikel is bedoeld als algemene technische toelichting. Canidae Seal B.V. / Labvakhandel.nl aanvaardt geen aansprakelijkheid voor de toepassing van deze informatie in specifieke analytische, klinische of industriële situaties. Raadpleeg voor uw eigen toepassing altijd de geldende normen, vakliteratuur en de documentatie van fabrikant en apparatuur.
Inloggen
Wachtwoord vergeten
Account aanmaken
Uw winkelwagen is leeg.
