Subdirección de Metrología Química y Biomedicina

La Subdirección de Metrología Química y Biomedicina (SMQB) es uno de los tres pilares del área misional del INM, cuyas funciones se encuentran consignadas en el decreto 4175 de 2011 y en general se pueden agrupar en:
•    Implementar, custodiar y conservar los patrones nacionales o materiales de referencia necesarios en metrología química y biomedicina, de acuerdo con los lineamientos internacionalmente establecidos.
•    Proveer trazabilidad en el campo de la metrología en química y biomedicina, mediante el desarrollo, preparación y certificación de Materiales de Referencia y los servicios de calibración.
•    Ofrecer servicios de capacitación y asistencia técnica.
•    Desarrollar proyectos de ID+i en el campo de la metrología química y biomedicina.
La SQMB nace con la creación del INM en el año 2011.

La SMQB está organizada en áreas definidas por temas comunes como son las técnicas analíticas y el tipo de mensurando de interés. Esta distribución permite dividir las cargas de trabajo de acuerdo a la diversidad y complejidad de productos o servicios que se le demandan a la Subdirección y concentrar esfuerzos de acuerdo a la experiencia del personal, al tipo de instalaciones y a los requerimientos específicos de los instrumentos utilizados. Sin mencionar que incluso desde el punto de vista práctico, dividir la ubicación de los equipos e instrumentos, evita la contaminación cruzada entre los diferentes análisis y estudios que se llevan a cabo en los laboratorios.
Los Grupos de Trabajo con los que cuenta la SQMB son:

1-    Grupo de Metrología en Bioanálisis - GMB
2-    Grupo de Metrología en Análisis Electroquímico - GMAE
3-    Grupo de Metrología en Análisis Inorgánico - GMAI
4-    Grupo de Metrología en Análisis Orgánico - GMAO

Que se describen a continuación.

GRUPO DE METROLOGÍA EN BIOANÁLISIS
La metrología en Bioanálisis cubre el estudio de macromoléculas y entidades biomoleculares, donde el analito es de origen biológico incluyendo genes, proteínas y células, en un contexto de mediciones biomoleculares, el cual incluye la identificación y cuantificación de macromoléculas y células en matrices complejas y mezclas relevantes para la actividad funcional.
A nivel del Comité Consultivo para Cantidad de Sustancia (CCQM, por sus siglas en francés) existe el Grupo de trabajo en Bioanálisis (BAWG, de sus siglas en inglés); encargado de coordinar las actividades necesarias para garantizar la comparabilidad de las mediciones en este campo con trazabilidad al Sistema Internacional de Unidades (SI) cuando sea posible, a través del desarrollo tanto de materiales como métodos de referencia
En este sentido la SMQB creó en 2016 El Grupo de Metrología en Bioanálisis, el cual se encuentra alineado tanto a las directrices del CCQM como a las necesidades del país, por lo que, dentro  de su plan estratégico, estableció como primer objetivo el desarrollo de las capacidades de medición en ácidos nucleicos con el propósito de soportar las mediciones a nivel nacional en este campo, a través del desarrollo de materiales de referencia y métodos de medición.


Desarrollos actuales
En la actualidad, el área ha centrado sus esfuerzos en el desarrollo de capacidades técnicas para la producción de materiales de referencia y métodos de medición para:
•    Identificación y cuantificación de Organismos Genéticamente Modificados.
•    Identificación y cuantificación de patógenos en alimentos.
Instrumentación del área
•    Sistema PCR digital basado en la formación de gotas
•    Sistema PCR tiempo real

GRUPO DE METROLOGÍA EN ANÁLISIS ELECTROQUÍMICO
La mejor característica de los métodos electroquímicos desde la perspectiva de un analista químico es la conversión directa de información química dentro de señales eléctricas como corriente, potencial y carga. Las técnicas de medición electroanalíticas son ampliamente utilizadas para control de calidad y seguridad en el tratamiento de aguas, producción de alimentos, procesos industriales, salud, entre otros. La confianza en la fiabilidad de los resultados requiere de un conocimiento completo de la cadena de trazabilidad que une el valor medido de la cantidad en una muestra a una unidad en el sistema internacional (SI), o cuando esto no sea posible, a una referencia establecida e internacionalmente aceptada. [1]
El Comité Consultivo para la Cantidad de Sustancia: Metrología en Química y Biología (CCQM por sus siglas en inglés), tiene el Grupo de Trabajo de análisis electroquímico (EAWG), el cual inicio trabajos enfocado a metrología del pH, pero se ha expandido a metrología de la conductividad electrolítica y la coulombimetría. Uno de los principales objetivos de la EAWG es de desarrollar y mejorar las técnicas electroquímicas como métodos primarios de medición de máximo nivel metrológico.
De este modo, el grupo de trabajo de metrología en análisis electroquímico de la SMQB, tiene como función, entre otras, desarrollar y establecer los métodos de medición de origen electroquímico necesarios para la producción de materiales de referencia certificados, los cuales son la herramienta metrológica que el instituto ofrece a la industria y academia colombianas, para asegurar la calidad y trazabilidad, de las mediciones en  magnitudes como pH y conductividad electrolítica que se realicen en el país.

Producir los medios para que los usuarios puedan garantizar la trazabilidad de los resultados de medición al SI cuando esté involucrada una técnica de análisis electroquímico es responsabilidad del área de metrología en análisis electroquímico de la SMQB.

Desarrollos actuales:

Sistema secundario para medición de pH

Logros:
•    Se han producido materiales de referencia certificados de nivel secundario de pH, de esta manera se cubre gran parte de la demanda de estos MRC en valores nominales de 4, 7 y 9 unidades de pH.
•    Se participó en la comparación internacional entre institutos de metrología Key Comparison SIM.QM-K92, con excelentes resultados.
•    Actualmente, este sistema está en proceso de búsqueda del reconocimiento internacional de las Capacidades de Medición y Calibración (CMC), el cual avala a nivel internacional que el INM mide cuenta con la competencia técnica para medir pH, y que está es comparable con los mejores Institutos de Metrología del mundo.

Sistema secundario para medición de conductividad electrolítica,

•    Se han producido materiales de referencia certificados de nivel secundario de conductividad electrolítica, de esta manera se cubre gran parte de la demanda de estos MRC en valores nominales de 200, 500 y 1000 µS/cm.
•    Se participó en la comparación internacional entre institutos de metrología Key Comparison SIM.QM-K91, con excelentes resultados.
•    Actualmente, este sistema está en proceso de búsqueda del reconocimiento internacional CMC, el cual reconoce a nivel internacional que el INM mide de manera satisfactoria la conductividad electrolítica.

Futuros desarrollos:

Coulombimetría, técnica en proceso de implementación en el área. La coulombimetría a corriente constante es una de las técnicas empleadas para la medición de la cantidad de materia cuya unidad es el mol y es uno de los métodos reconocidos como primarios por el Comité Consultivo para la Cantidad de Sustancia y Metrología en Química (CCQM) del Buró Internacional de Pesas y Medidas (BIPM). En este sentido, es primordial implementar este sistema en el área de metrología en análisis electroquímico pues permitirá certificar materiales de referencia de nivel primario.

Coulombimetría de Karl Fischer, empleada como método primario para la determinación de agua. Un avance importante es caracterizar está técnica para determinar agua en sales que serán utilizadas en la preparación de MR, usualmente el agua es una de las impurezas con mayor contenido que se encuentra en las sales.
Sistema primario de medición del pH, sistema en proceso de implementación en el área. La finalidad de este sistema es tener trazabilidad directa de esta magnitud al SI, con la producción de materiales de referencia de nivel primario, los cuales poseen menor incertidumbre de medición.

Espectroscopia de impedancia electroquímica, técnica en proceso de implementación en el área. Consiste en la aplicación de una perturbación senoidal de potencial eléctrico de frecuencia variable al material estudiado y se registra la respuesta en corriente dentro de una celda electroquímica. Es un método muy útil para la caracterización de sistemas electroquímicos y se contempla su uso inicial para la medición de la conductividad de aguas ultra puras.

[1]. Máriássy, M; W Pratt,K and Spitzer P. (2009). Major applications of electrochemical techniques at national metrology institutes. Metrologia, 46, 199-213. doi:10.1088/0026-1394/46/3/007.


GRUPO DE METROLOGÍA EN ANÁLISIS INORGÁNICO
El Comité Consultivo para la Cantidad de Sustancia (CCQM, de sus siglas en francés), es el responsable para el desarrollo, mejora y documentación de la equivalencia de los estándares nacionales (materiales de referencia certificados y métodos de referencia), en lo que se refiere a mediciones químicas y biológicas. Dentro del CCQM, se encuentra el grupo de trabajo en análisis inorgánico, el cual se enfoca a todo lo relacionado con mediciones de elementos, isotopos, relaciones de isotopos, cationes, aniones, compuestos organométalicos y en general todo lo relacionado con compuestos inorgánicos. En este sentido y acorde con este grupo del CCQM, el Grupo de Metrología en Análisis Inorgánico ha sido creado con el propósito de desarrollar capacidades de medición, establecer referentes de medición, capacitar, asesorar y prestar servicios de calibración a los laboratorios nacionales y mejorar sus procesos de medición.


Objetivo del área.
Desarrollar capacidades de medición con el propósito de proveer trazabilidad y apoyar el sistema de mediciones en lo referente a análisis inorgánico de los laboratorios en Colombia.
Desarrollos actuales.
En la actualidad, ha centrado sus esfuerzos en el desarrollo de capacidades técnicas para:
•    Desarrollo de materiales de referencia certificados para la calibración de instrumentos como: disoluciones de Na, K, Mg, Ca, entre otros.
•    Desarrollo de métodos de medición para la determinación de elementos tóxicos en agua.
•    Desarrollo de métodos primarios y no primarios para la calibración de espectrofotómetros UV-Vi.
•    Desarrollo de métodos de medición para la certificación de aniones.
•    Certificación de filtros en la escala de longitud de onda (óxido de holmio, óxido de neodimio, etc)
•    Certificación de filtros en la escala fotométrica (filtros de densidad óptica neutra)
•    Producción de Materiales de referencia, específicamente métales pesados en agua.

Futuros desarrollos
En este grupo se tiene contemplado el desarrollo de los siguientes materiales de referencia:
•    Óxido de holmio para calibración de espectrofotómetros.
•    Materiales de referencia de elementos tóxicos en alimentos.
•    Disoluciones de calibración de aniones.

Instrumentación del área
Los equipos analíticos con los que cuenta este grupo son:
•    Espectrofotómetro UV-Vis ( patrón nacional de espectrofotometría UV-Vis)
•    Equipo de absorción atómica con horno de grafito.
•    ICP con detector de masas.
•    Cromatógrafo iónico capilar y analítico.
•    
GRUPO DE METROLOGÍA EN ANÁLISIS ORGÁNICO (GMAO)
El Grupo de Metrología en Análisis Orgánico tiene como finalidad la generación de productos tecnológicos en metrología, con el fin de soportar la calidad y trazabilidad de mediciones químicas para la determinación de entidades moleculares de naturaleza orgánica, que se realizan en los sectores de: alimentos, salud/clínico, energía, ambiente, forense, entre otros; respondiendo a las necesidades y a los avances tecnológicos del país y del mundo, en línea con las políticas de desarrollo del gobierno nacional y sus sectores, la legislación colombiana, las directrices del CCQM/OAWG-GAWG y los requerimientos de los laboratorios de análisis colombianos.

Objetivo del grupo.

Desarrollar competancias claves (“core capabilities”) para la medición y producción materiales de referencia (MR) de análitos de naturaleza orgánica, que respondan a la demanda actual y emergente de los laboratorios de ensayo que soportan la toma de decisiones de los sectores económicos y sociales del país, con el fin de garantizar la calidad, la comparabilidad y la trazabilidad metrológica de las mediciones de analitos orgánicos realizadas en Colombia.
Desarrollos actuales:


Acorde con la finalidad y objetivo del GMAO, actualmente se encuentra desarrollando y fortaleciendo sus capacidades de medición (CMC) para la determinación de analitos de naturaleza orgánica en diferentes matrices, a través de la realización de proyectos de I+D+i en metrología química de alcance nacional e internacional, en cooperación con grupos de investigación, laboratorios públicos y otros INM. Los proyectos que actualmente realiza el GMAO, buscan fortalecer la capacidad metrológica de los laboratorios nacionales mediante el desarrollo y transferencia de métodos de medición, MRC, MR para control de calidad en las mediciones, ítem de comparación para ensayos de aptitud o formación de personal. Entre los proyectos que se desarrollan se pueden mencionar:


-    Desarrollo de CMC para la determinación y caracterización de MR de marcadores de diagnóstico clínico en suero sanguíneo: dada importancia que tiene la medición de marcadores clínicos como colesterol, glucosa, creatina o ácido úrico, para el diagnóstico clínico, y con el fin de brindar y trazabilidad y comparabilidad de las mediciones de este tipo de  analitos, el GMAO, se encuentra desarrollando métodos de medición para la certificación de MR y la asignación de valor a ítem de ensayo, que puedan ser usados por los laboratorios clínicos para mejorar sus capacidades y procesos de medición y por tanto la calidad de los resultados que entregan y en los que se apoyan los diagnósticos médicos para la población colombiana.
-    Desarrollo de CMC para la determinación y caracterización de MR de gases: La medición de gases bien sea en la forma de mezclas  o resultado de emisiones de origen industrial o vehicular es tema de importancia actual  tanto para la evaluación de la calidad fuentes de energía como por ejemplo el gas natural (GN) o el biogás, al igual que para la monitorización y control de la calidad del aire y de las emisiones que afectan el medio ambiente. Con el fin de apoyar el fortalecimiento de las mediciones en este sector, el GMAO participa en proyectos regionales organizados por el Sistema Interamericano de Metrología (SIM), que buscan desarrollar CMC para la medición de GN y gases emisiones vehiculares, que permitirán certificar MR o asignar valor a mezclas gaseosas de ítem de ensayo para pruebas de aptitud.
-    Desarrollo de CMC para la determinación y certificación de MR de etanol en agua: Teniendo en cuenta la importancia del aseguramiento metrológico de los instrumentos que se usan en mediciones tan críticas, como la determinación del grado de embriaguez de conductores que conducen bajo el influjo del alcohol (Ley 1696 de 2013), el GMAO ha desarrollado CMC para la certificación y producción MR de etanol en agua para la calibración de analizadores de aliento. En la actualidad se está en etapa de producción de estos MRC.
-    Desarrollo de CMC para la determinación y certificación de MR de parámetros proximales en cereales: El análisis físico-químico de alimentos es una práctica fundamental de la industria alimenticia para determinar la composición nutricional y calidad de mismos, a través de mediciones de contenido de humedad, proteína cruda, fibra cruda, lípidos crudos o ceniza. Con la creciente demanda mundial de alimentos étnicos de origen americano, tales como la quinua, el amaranto o la chía, exige mediciones de calidad nutricional de los mismos, en este sentido, el GMAO participa en un proyecto regional del SIM, que busca desarrollar CMC para la certificación de MR de parámetros proximales en quinua, con el fin de fortalecer la calidad de las mediciones de este tipo de alimentos en la región.
-    Desarrollo de CMC para la determinación de contaminantes orgánicos en alimentos: La presencia de contaminantes orgánicos en alimentos como residuos de plaguicidas, medicamentos veterinarios, micotoxinas, entre otros, en diferentes matrices, es fundamental para garantizar la inocuidad de alimentos destinados al consumo humano. En este sentido el GMAO, se encuentra desarrollando CMC para la producción de MR e ítem de ensayo que permitan fortalecer la capacidad analítica y la calidad de los resultados de laboratorios nacionales que realizan este tipo de ensayos, tanto para la protección del consumidor nacional como para el cumplimiento de requisitos de inocuidad de mercados internacionales. El desarrollo de CMC en estas mediciones es estratégico para el grupo dado que le permitirá desarrollar las capacidades “core” definidas por CCQM/OAWG, para la medición y certificación de MR no solo en los contaminantes indicados, sino en otros grupos actuales y emergentes de analitos orgánicos con características similares de polaridad o peso molecular.


Instrumentación del área: para el desarrollo de actividades I+D+i en metrología, en la actualidad el GMAO cuenta  con instrumentación analítica  de cromatografía de gases (GC TCD/FID, GC FID/ECD/MS), cromatografía líquida (LC MS/MS) y cromatografía iónica, al igual que con equipos auxiliares de soporte  para la preparación de muestras y la producción de MR.