Subdirección de Metrología Química y Biomedicina - Instituto Nacional de Metrología - INM

La Subdirección de Metrología química y Biomedicina (SMQB) es una de las tres áreas misionales del Instituto Nacional de Metrología, y tiene como principal objetivo dirigir y soportar técnicamente la metrología científica e industrial del país en todo lo referente a mediciones químicas y biológicas.


La SMQB se encarga del desarrollo e implementación de herramientas metrológicas y actividades de I+D+i, con el fin de ofrecer servicios a la ciudadanía que permitan contribuir al fortalecimiento de los principales sectores productivos y académicos del país. Para dar cumplimiento a este objetivo se ha establecido e implementado los siguientes laboratorios que buscan atender las principales necesidades del país y los cuales corresponden a:


LABORATORIOS


Análisis Orgánico

Análisis Electroquímico

Bioanálisis

Análisis Inorgánico

Cada uno de estos laboratorios se llevan a cabo actividades de investigación que buscan cubrir las necesidades de Colombia en el campo de la metrología química y biología a través diferentes servicios como:


Desarrollo de patrones de medición como materiales de referencia (MR) y métodos de medición, los cuales son necesarios en metrología química y biomedicina y están en
concordancia con los lineamientos internacionalmente establecidos.


Fortalecimiento de la competencia técnica del personal de sectores de la industria y la academia, a través de eventos de divulgación y transferencia de conocimiento como talleres, cursos y ejercicios colaborativos.


Desarrollo de actividades de asistencia técnica para industria y la academia.


Apoyo a la formulación de políticas, reglamentos técnicos, normas técnicas colombianas, entre otros, relacionados con mediciones químicas y biológicas.

Actualmente, desde la SMQB se ofrecen los siguientes servicios:

  • Actividades de asistencia técnica para industria y la academia.
  • Calibración de espectrofotómetros y filtros de densidad neutra.

Fortalecimiento de la competencia técnica del personal de sectores de la industria y la academia, a través de eventos de divulgación y transferencia de conocimiento como talleres específicos, cursos y ejercicios colaborativos. Los cursos ofertados incluyen:


Conceptos básicos en Metrología Química


Buenas prácticas de medición del pH.


Buenas prácticas de medición de la conductividad electrolítica.


Validación Métodos Químicos Cuantitativos.


Incertidumbre en Métodos Químicos Cuantitativos.


Desarrollo de patrones de medición como materiales de referencia (MR) y métodos de medición, los cuales son necesarios en metrología química y biomedicina y están en concordancia con los lineamientos internacionalmente establecidos, los MR producidos por el INM son:


Material de referencia de etanol en agua certificado en concentraciones 0.10, 0.12, 0.25, 0.49, 0.86, 1.23 y 2.47 mg/g. (Desarrollo de patrones de medición como materiales de referencia (MR) y métodos de medición, los cuales son necesarios en metrología química y biomedicina y están en concordancia con los lineamientos internacionalmente establecidos.)


Materiales de referencia certificados de pH con valor nominal de 4, 7, y 9.


Materiales de referencia certificados de conductividad electrolítica de valor nominal 147, 200, 500, 1000, 1413 uS/cm.


Materiales de referencia certificados de sustancias monoelementales de Na, K, Ca, Mg, Zn, Fe, Pb y Cd.


Material de referencia certificado de agua potable.


Material de referencia certificado de óxido de holmio.


Apoyo a la formulación de políticas, reglamentos técnicos, normas técnicas colombianas, entre otros, relacionados con mediciones químicas y biológicas.

LOGROS

Desde su creación en 2011, la SMQB en su continua gestión ha alcanzado los siguientes logros:

Representación del país en comparaciones clave y piloto desarrolladas por los grupos de trabajo del Sistema Interamericano de metrología (SIM) y del comité consultivo de cantidad de sustancia (CCQM, en francés), relacionados con:

Cuantificación relativa de fragmentos genómicos extraídos de un tejido vegetal

Concentración en número de copias y abundancia fraccional de una mutación (SNV INDEL) en ADN genómico nativo.

Elementos tóxicos y esenciales en alimentos y aguas.

Determinación de pureza del biftalato de potasio.

Mediciones de pH y conductividad electrolítica en soluciones acuosas

Determinación de nitrógeno total en alimentos.

Cuantificación de etanol en soluciones acuosas.

Laboratorios de Análisis Electroquímico

En la actualidad, diferentes procedimientos realizados en la industria, la academia y los laboratorios analíticos del país, hacen uso de métodos de medición basados en técnicas electroquímicas. Por ejemplo, la industria farmacéutica requiere agua de alta pureza, la cual se puede evaluar a través de mediciones de conductividad electrolítica; las mediciones a través de espectroscopia de impedancia permiten establecer el estado de baterías de ion litio, las mediciones de pH, resultan de alta relevancia en industrias como la de los cosméticos, alimentos e incluso el valor de pH en un suelo puede determinar la productividad de un cultivo. Por otro lado, en el sector salud y en el sector académico los sistemas de medición electroquímicos se han posicionado al tal punto que permiten estudiar comportamientos neuronales, monitorear la glucosa o electrolitos en el torrente sanguíneo, entre otro sinnúmero de aplicaciones.

En este contexto, los laboratorios de análisis electroquímico se enfocan a todo lo relacionado con mediciones de pH, conductividad electrolítica y coulombimetría, además de técnicas clásicas como titrimetría. El objetivo principal de estos laboratorios es el desarrollo y establecimiento de materiales de referencia y métodos de medición para la determinación de mensurandos relacionados a pH, conductividad electrolítica y algunos elementos. En este sentido, algunos logros del grupo son:

  • Producción y certificación de soluciones de pH y conductividad electrolítica.
  • Métodos de medición primarios para la medición de pH.
  • Comparaciones exitosas en el marco del CCQM y del SIM.
  • Reconocimiento de las capacidades del medición por parte del BIPM.

En la actualidad, estos laboratorios ha realizado una apuesta para el desarrollo de proyectos de investigación relacionados con el establecimiento de métodos primarios de medición para la certificación de sales de alta pureza y soluciones monoelementales. Asimismo, se está incursionando en el desarrollo de técnicas de detección rápida, basadas en principios electroquímicos que contribuyan a la mejora de algunas etapas productivas de las industrias nacionales.

Laboratorios de Análisis Inorgánico

En la agroindustria, la cantidad de elementos como sodio (Na), calcio (Ca), magnesio (Mg), y fósforo (P), no sólo se asocian a los rendimientos en la producción agrícola, sino que también afectan el valor nutricional del producto final. De igual manera, la presencia de elementos como mercurio (Hg), cadmio (Cd) o plomo (Pb) en suelos o aguas, limita la oferta de alimentos inocuos y por consiguiente genera impactos sociales como problemas de salud pública.

Por otra parte, diversos sectores de la industria se hace necesario la medición de algunos elementos con el propósito de obtener productos de calidad y acordes con las regulaciones nacionales o internacionales. Por ejemplo, la cantidad de Litio (Li) dentro de las celdas electroquímicas define el rendimiento de las baterías y su duración, la concentración de Níquel (Ni) en acero define su resistencia a la corrosión, la presencia de cromo en un estado específico de de oxidación define la calidad o la inocuidad de un suplemento vitamínico, y la concentración de nitritos define si un producto cárnico puede acceder a un mercado internacional.

En este contexto, en los laboratorios de análisis inorgánico se desarrollan materiales de referencia y métodos de medición que permitan soportar la calidad de las mediciones relacionados con el análisis de elementos y sus especies químicas. Dentro de los principales logros de este grupo se encuentran:

  • Participación exitosa en comparaciones internacionales con otros institutos nacionales de metrología en más de 15 mensurandos.
  • Producción y certificación de 7 soluciones monoelementales de calibración y una solución para la calibración de espectrofotómetros UV-VIs.
  • Producción del primer material de referencia en matriz desarrollado en Colombia.
  • Servicio de calibración de espectrofotómetros UV-Vis y certificación de filtros de densidad neutra.

Actualmente, se desarrollan diferentes proyectos de I+D+i que son financiados por organismos de cooperación y se centran en el desarrollo de métodos de especiación, la implementación de métodos primarios y la transferencia de conocimiento a diferentes laboratorios nacionales.

Laboratorios de Análisis Orgánico

Colombia tiene una gran capacidad de producción de diferentes productos agrícolas con potencial de exportación, para ello se debe garantizar que estos productos cumplan con lo establecido en las diferentes regulaciones a nivel mundial, por ejemplo el contenido de residuos de plaguicidas y otros contaminantes como micotoxinas, afectan el acceso de nuestros productos a mercados internacionales. Por otra parte, la industria de los alimentos en Colombia ha venido trabajando en el desarrollo de alimentos funcionales y saludables que tengan un valor nutricional agregado para beneficio del consumidor, entre estos compuestos se incluyen prebióticos, ácidos grasos (omegas 3,6 y 9), proteínas, fitoesteroles, vitaminas, antioxidantes y polisacáridos (fibra dietaria), entre otros.

En el sector clínico es de gran relevancia realizar determinaciones de marcadores clásicos como glucosa, colesterol y creatinina con el propósito de determinar su concentración en la sangre. Otras mediciones como por ejemplo el contenido de etanol en la sangre, permite determinar si una persona presenta intoxicación debido a la ingesta de bebidas alcohólicas, asegurar que estas mediciones se desarrollen de manera adecuada es fundamental ya que pueden tener implicaciones legales.

En este contexto, estos laboratorios desarrollan materiales de referencia y métodos de medición que permitan soportar la calidad de las mediciones relacionadas con el análisis de moléculas de tipo orgánico ( plaguicidas, vitaminas, etc). Dentro de los principales logros de este grupo se encuentran:

  • Desarrollo de un material de referencia de harina de quinua, en cooperación con otros institutos de metrología de la región.
  • Participación exitosa en comparaciones internacionales con otros institutos nacionales de metrología.
  • Producción y certificación de un material de referencia de etanol en agua (7 niveles de concentración) para la calibración de alcohosensores.

Actualmente, se desarrollan diferentes proyectos de I+D+i en cooperación con BIPM y varios institutos de la región encaminados a la producción de materiales de referencia para la cuantificación de micotoxinas y características de calidad en alimentos. Finalmente, se tiene proyectado desarrollar métodos de medición que permitan cuantificar contaminantes emergentes, caracterizar productos agrícolas con fines de exportación y emplear técnicas quimiométricas.

Laboratorios de Bioanálisis

Gracias a los grandes avances científicos y tecnológicos en las técnicas de ADN, y a la variedad de aplicaciones en áreas como agroindustria, medicina, ciencias agropecuarias, ciencias forenses, medio ambiente entre otras, es necesario contar con mediciones confiables tanto de su composición (secuencia) como de su concentración.

En este sentido desde los laboratorios de bioanálisis se han venido desarrollando capacidades de medición para la cuantificación de ácidos nucleicos (ADN y ARN) con el objetivo de generar herramientas de aseguramiento metrológico para la determinación de este tipo de mensurandos, a través de técnicas de biología molecular como la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) en sus diferentes formatos: Punto final, tiempo real y digital; para garantizar así la trazabilidad y comparabilidad de las mediciones que se desarrollan en este campo; lo cual ha permitido obtener los siguientes logros:

  1. Producción material de referencia a nivel piloto de ADN genómico de Salmonella y Eschericia coli O157:H7 caracterizados en copias / µL.
  2. Participación satisfactoria en comparaciones clave y piloto organizadas por el Comité Consultivo de Cantidad de Sustancia a través de sus grupos de trabajo para la cuantificación de ácidos nucleicos – Organismos Genéticamente Modificados y marcadores tumorales.
  3. En conjunto con la Universidad Nacional de Colombia, formación del recurso humano a través de desarrollo de 2 trabajos de maestría.

En la actualidad los proyectos del grupo están orientados a la implementación de un área de microbiología, como soporte para los procesos de obtención de ADN; el desarrollo de métodos de cuantificación de ARN por PCR digital y en los estudios iniciales para la caracterización de péptidos y proteínas por espectrometría de masas como otro de los mensurandos de interés del laboratorio.

El comité consultivo para la cantidad de sustancia (CCQM, de sus siglas en francés), es el responsable del desarrollo, mejora y documentación de la equivalencia de los patrones nacionales (materiales de referencia y métodos de referencia), en lo que se refiere a mediciones quimicas y biologicas. Como parte del CCQM, se encuentran grupos de trabajo enfocados a cubrir diferentes mensurandos, dentro de estos grupos se encuentran: el grupo de trabajo de analisis electroquimico, el cual se enfoca a todo lo relacionado con mediciones de pH, conductividad electrolítica y coulombimetría, además de técnicas clásicas como titrimetría.

El grupo de trabajo de análisis inorgánico está direccionado a compuestos inorgánicos como mediciones de elementos, isótopos, relaciones de isótopos, cationes, aniones, compuestos organometálicos, entre otros. Por su parte el grupo de trabajo de análisis orgánico, va enfocado a la medición de compuestos orgánicos, teniendo en cuenta su polaridad, tamaño molecular, matriz y fracción másica. Los grupos de trabajo de células, proteínas y ácidos nucleicos van enfocados a todo lo relacionado con las mediciones de carácter biológico, como organismos patógenos, proteómica, organismos genéticamente modificados, entre otros.

En este sentido y acorde con los grupos mencionados del CCQM, el INM implementó diferentes laboratorios, los cuales fueron creados con el propósito de desarrollar capacidades y establecer referentes de medición y prestar servicios como capacitación y asistencia técnica a los laboratorios nacionales con el fin de mejorar sus procesos de medición.

La subdirección ha producido cerca de 30 artículos publicados en revistas especializadas, éstos pueden ser consultados en el GrupLAc.

La subdirección ha participado en más de 20 eventos científicos entre nacionales e internacionales, ha realizado desarrollos en software, codirección de tesis de maestría y pregrado cuenta con diferentes publicaciones científicas. Esta información puede ser consultada en el GrupLAc.