Ein risikobasierter Ansatz

Pipettenleistung überprüfen

Für eine gleichbleibende Qualität und Genauigkeit von Pipettiervolumina müssen Pipetten regelmäßig geprüft und kalibriert werden. Ggf. könnten Maßnahmen hierzu und deren Häufigkeit bezogen auf die jeweilige Anwendung risikobasiert bewertet und festgelegt werden.

Pipettieren ist ein wichtiger Vorgang, der in der Analytik und in einem besonders hohen Maß im Life-Science-Bereich eingesetzt wird. Das Pipettieren dient der Bereitstellung verlässlicher und genauer Volumina. Viele Faktoren nehmen Einfluss auf die Genauigkeit des dosierten Volumens (Bild 1): die Ungenauigkeit der Pipette, die Spitzen, die Flüssigkeitsarten und Umwelteinflüsse, wie z. B. Umgebungstemperatur und -luftdruck, und nicht zuletzt die Pipettenbenutzer.

Bild 1: Faktoren, die Einfluss auf die Genauigkeit (Unsicherheit) des dosierten Volumens nehmen. © Mettler-Toledo

Die Gesamtgenauigkeit einer Pipette wird mithilfe der Ungenauigkeit des dosierten Volumens quantifiziert, z. B. als 100 μl ± 5 μl. Das Labor bzw. der Benutzer sollte für seine Instrumente angemessene Leistungstoleranzen anwenden, wodurch ihre Eignung für den bestimmungsgemäßen Gebrauch widergespiegelt wird. Bei Pipetten handelt es sich bei solchen Toleranzen um Gerätetoleranzen und/oder Prozesstoleranzen.

Während in Hersteller- und ISO-Prozesstoleranzen die verfügbare Leistung einer Pipette genau beschrieben wird, können sie in manchen Anwendungen unnötig eng ausfallen. Außerdem wird bei Gerätetoleranzen der Fokus ausschließlich auf die Gerätegenauigkeit gelegt, während die dominante Quelle der Ungenauigkeit durch den Benutzer nicht berücksichtigt wird. Prozesstoleranzen beim Pipettieren gleichen diese Nachteile aus, da hier die Genauigkeit dosierter Volumina im täglichen Gebrauch überwacht und die Kombination aus Pipette und Benutzer ausgewertet wird. Die Techniken des Benutzers sind evtl. sogar entscheidender für Unsicherheiten des dosierten Volumens als die Pipette selbst. Wenn genaues Pipettieren also wichtig für die Qualität der Anwendung ist, muss nicht nur die Pipette selbst, sondern auch die Kombination aus „Benutzer und Pipette“ in regelmäßigen Abständen geprüft werden.

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Risikobasierter Ansatz

Es hat sich bewährt, den Umfang und die Frequenz von Maßnahmen zur Leistungsüberprüfung auf Grundlage des Risikos für die Anwendung festzulegen. Alle maßgeblichen Qualitätsrichtlinien und -vorschriften, wie z. B. ISO 9001, GLP und GMP, beschreiben risikobasierte Ansätze im Detail. Im Rahmen des Pipettierens wird in der Good Pipetting Practice (GPP) eine Risikobewertung eingesetzt, um Umfang und Häufigkeit von Maßnahmen zur Leistungsüberprüfung von Pipetten zu bestimmen.

Drei regelmäßige sich ergänzende Maßnahmen zur Leistungsüberprüfung sind:

  • Pipettenkalibrierung und vorbeugende Wartung – durch einen Servicedienstleister
  • Routineprüfung der Pipette – durch den Benutzer
  • Pipettierschulung für den Benutzer – durch einen Pipettierexperten

Eine Kombination aus diesen drei Aktivitäten sorgt für eine nahtlose Qualitätsüberwachung und eine optimale Qualitätssicherung beim Pipettieren. Die einzelnen Verfahren werden im Folgenden beschrieben. Das Pipettierrisiko bestimmt, in welchem Umfang und wie häufig jede Maßnahme durchgeführt werden sollte.

Kalibrierung und vorbeugende Wartung

Durch regelmäßige Kalibrierung wird messtechnische Rückführbarkeit der pipettierten Volumina zum internationalen Einheitensystem (SI) gewährleistet. Außerdem wird belegt, dass die Instrumente die erforderlichen Leistungsanforderungen erfüllen. Sogenannte As-Found-Kalibrierungen belegen die gute Leistung eines Instruments seit der letzten Kalibrierung, während sog. As-Left-Kalibrierungen bestätigen, dass das Instrument auch in Zukunft für die bestimmungsgemäße Verwendung geeignet ist. Zwischen Kalibrierungen sorgen Routineprüfungen für die zusätzliche Sicherheit, dass die Pipette kontinuierlich korrekte Volumina dosiert.

Bei einer Kalibrierung unter Befolgung eines Referenzmessverfahrens, wie z. B. das in ISO 8655-6 beschriebene gravimetrische Referenzmessverfahren, werden Fehler und Unsicherheiten bei drei verschiedenen Volumina (normalerweise 10 %, 50 % und 100 % des nominalen Volumens bei variablen Pipetten) bestimmt. Zehn wiederholte Messungen pro Volumen stellen eine rückführbare und fehlerlose Bestimmung von Mittelwert und Standardabweichung sicher.

Durch regelmäßige Wartungen – durchgeführt zwischen den As-Found- und As-Left-Kalibrierungen – kann die Lebensdauer der Pipette deutlich verlängert und außerdem sichergestellt werden, dass sich das Gerät im bestmöglichen Zustand befindet. Kritische Komponenten werden gewartet und ausgetauscht, und die Pipette wird so eingestellt, dass sie weiterhin eine optimale Genauigkeit liefert

Routineprüfungen

Neben der Kalibrierung sind Routineprüfungen der zweitwichtigste Grundpfeiler bei der Strategie zur Leistungsüberprüfung. Routineprüfungen bieten zusätzliche Sicherheit zwischen Kalibrierungen und sind bei höheren Risiken von entscheidender Bedeutung. Durch eine simple Routineprüfung kann bestätigt werden, dass das Instrument weiterhin bestimmungsgemäß verwendet werden kann. Außerdem wird das Risiko von Ergebnissen außerhalb des Toleranzbereichs (Out of Tolerance, OOT) deutlich verringert.

Zusätzlich zur Kalibrierung durch einen Serviceanbieter kann durch Routineprüfungen das kombinierte System aus „Benutzer und Pipette“ bewertet werden, was dem eigentlichen Pipettierprozess enspricht. Da Benutzertechniken die dominante Fehlerquelle sein können, ist die Dokumentation der Messungen, die Benutzer mit den Pipetten im Labor durchführen, von besonderer Wichtigkeit.

Benutzerschulungen

Die Genauigkeit der dosierten Volumina hängt stark von der angewandten Technik des Pipettenbenutzers ab. Unsachgemäße Pipettiertechniken können zu Pipettierfehlern führen, die gravierender sind als solche, die auf Eigenschaften des Instruments selbst basieren. Daher kann die Handhabung einer perfekt kalibrierten Pipette durch einen unzureichend geschulten Benutzer zu falschen Analysen und fehlgeschlagenen Experimenten führen.

Bei Pipetten haben u. a. folgende Faktoren möglicherweise einen hohen Einfluss (Richtigkeit und Präzision) auf die Genauigkeit der Pipettenvolumina: Spitzeneintauchwinkel, Eintauchtiefe, Ansaugrate, Vorspülen, thermisches Gleichgewicht und Wärmeeffekte durch die Hand, Einstellung des Mikrometers.

Das Risiko bestimmt, ob alle drei oben genannten Maßnahmen notwendig sind und wie häufig sie ergriffen werden sollten. Es kann bei Anwendungen mit hohem Risiko – z. B. bei quantitativen Assays – sinnvoll sein, eine wöchentliche Routineprüfung durchzuführen, während diese bei Anwendungen mit geringem Risiko, die keine konsistente Volumengenauigkeit erfordern, als unnötig erachtet werden.

Bild 2: Risikobewertung für das Pipettieren, unter Berücksichtigung ungenauer Volumina und Pipettiertoleranzen (Wahrscheinlichkeit). © Mettler-Toledo

Die Auswirkungen zeigen, wie falsches Pipettieren das Ergebnis der Arbeit beeinträchtigen kann. Wenn z. B. die Gesundheit von Personen gefährdet ist oder eine erhebliche Menge an Nacharbeiten droht, wird der Einfluss als „hoch“ eingestuft. Im Gegensatz dazu wird der Einfluss als „niedrig“ eingestuft, wenn falsches Pipettieren nur geringen oder unbedeutenden Einfluss auf die Ergebnisqualität hat. In Bezug auf die Wahrscheinlichkeit: je höher die Anforderungen an die Genauigkeit beim Pipettieren, desto höher die Wahrscheinlichkeit, dass die erforderliche Pipettiertoleranz nicht eingehalten werden kann (s. hierzu auch Bild 2). Letztendlich versteht man unter „Risiko“ die Kombination aus Einfluss und Wahrscheinlichkeit. Je höher das Risiko, desto mehr Risikominderungsmaßnahmen sind erforderlich, um gleichbleibend hochwertige Pipettierergebnisse zu gewährleisten.

Fazit

Viele Unternehmen betreiben viel Aufwand für die Kalibrierung und Überprüfung ihrer Pipetten, während andere das Risiko von gescheiterten Experimenten durch die nicht erkannte Ungenauigkeit von Pipetten eingehen. Regulierte Labore müssen die Rückverfolgbarkeit und den Zustand ihrer Pipetten dokumentieren und erheblichen Zeitaufwand betreiben, um Abweichungen und deren Auswirkungen zu verwalten, wenn bei Instrumenten erkannt wird, dass sie außerhalb des Toleranzbereichs liegen. Mit dem Ansatz einer risikobasierten Leistungsverifizierung hingegen können die Ressourcen auf risikobehaftete Bereiche konzentriert und in risikoarmen Bereichen Zeit eingespart werden.

Mettler-Toledo GmbH, Gießen
Tel. 0641/507-0
info.mtd@mt.com
www.mt.com

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