En bref — L'ePrep ONE automatise la préparation des solutions mères et des étalons de calibration pour la chromatographie. Sur un test de 10 réplicas d'un étalon de caféine, il atteint 0,2 % RSD en 18 minutes, contre 0,53 % en 60 minutes pour un analyste expérimenté et 4,57 % en 90 minutes pour un stagiaire.
Introduction
Les étalons de calibration jouent un rôle essentiel dans les méthodes analytiques. Ils servent de références pour l'étalonnage des instruments et la validation des méthodes. Grâce à eux, les analystes s'assurent que les mesures obtenues sont exactes, précises, reproductibles et traçables. La qualité de leur préparation conditionne donc directement la fiabilité des résultats analytiques.
La préparation de ces solutions peut toutefois devenir complexe. Les concentrations recherchées sont parfois faibles, les volumes à manipuler très petits, ou les solutions doivent contenir un grand nombre d'analytes. Le développement de techniques analytiques de plus en plus sensibles, comme la LC-MS/MS ou la GC-MS/MS en triple quadripôle, accentue encore ces difficultés. Lorsque les étalons ne sont pas disponibles directement aux concentrations souhaitées, plusieurs étapes de dilution deviennent nécessaires — avec des manipulations de petits volumes particulièrement délicates à réaliser manuellement.
Dans le cas des mélanges multi-composants, le travail peut être encore plus important : certains étalons doivent réunir des dizaines, voire des centaines de matériaux de référence. Des mélanges préfabriqués existent bien dans le commerce, mais ils ne sont pas toujours disponibles ou adaptés aux besoins de la méthode. Les laboratoires doivent alors les préparer eux-mêmes, ce qui demande du temps et une attention importante de la part des analystes.
C'est dans ce contexte que la station de préparation d'échantillons ePrep ONE automatise la manipulation des liquides en chromatographie. Conçue notamment pour les méthodes chromatographiques, elle prépare des solutions mères et des étalons de calibration, et se reconfigure également pour d'autres applications de préparation d'échantillons.
Quels sont les défis de la préparation des étalons de calibration ?
La préparation d'un étalon implique plusieurs éléments susceptibles d'affecter la précision du résultat.
Des matériaux de référence certifiés coûteux à manipuler
Les laboratoires utilisent fréquemment des matériaux de référence certifiés (CRM) pour garantir la traçabilité des analytes. Ces matériaux peuvent être coûteux, disponibles uniquement en petites quantités et soumis à des délais d'approvisionnement importants. Leur manipulation doit donc être particulièrement précise afin d'éviter les pertes et les erreurs.
Le choix du diluant
Le choix du diluant constitue également un facteur important. Les solvants doivent être compatibles avec les propriétés des analytes et avec la méthode analytique : en chromatographie liquide, avec la phase mobile ; en chromatographie gazeuse, avec la volatilité recherchée. Certains solvants organiques volatils restent difficiles à manipuler avec des pipettes manuelles, car leur comportement peut affecter la précision des volumes distribués.
Les étalons matrice-ajustée
Enfin, certaines méthodes nécessitent des étalons préparés dans la matrice de l'échantillon. Ces étalons « matrice-ajustée » permettent de prendre en compte l'influence de la matrice sur la réponse analytique. Or, les matrices complexes peuvent être difficiles à manipuler et nécessiter des étapes supplémentaires de préparation ou de nettoyage.
Une fois les composants définis, les étalons doivent être préparés à l’aide d’un matériel volumétrique calibré et selon un processus reproductible. Cette reproductibilité est essentielle puisque les solutions étalons doivent souvent être recréées régulièrement.
Comment l'ePrep ONE automatise-t-il la préparation des étalons ?
L'ePrep ONE utilise des seringues analytiques pour manipuler une large gamme de solvants et de matrices. Des seringues de 10 µL à 10 mL permettent de manipuler des volumes allant jusqu'à 1 µL.
Le logiciel repose sur une approche guidée par tâches : l'utilisateur définit les volumes ainsi que les vitesses d'aspiration et de distribution, pour tenir compte des propriétés spécifiques du liquide manipulé.
Les seringues à déplacement positif conviennent particulièrement aux liquides non aqueux ou difficiles à manipuler. Le système gère ainsi des solvants volatils comme l'acétone, des solvants non polaires comme l'hexane et le toluène, des liquides denses comme le chloroforme, ou encore des liquides visqueux tels que les huiles et le sang.
Les aiguilles en acier inoxydable limitent également les risques associés aux composés extractibles ou relargables, et réduisent les déchets plastiques à usage unique par rapport aux pipettes traditionnelles.
L’automatisation présente aussi un intérêt organisationnel. Les préparations manuelles répétitives demandent de l’expérience et une attention constante, alors que les analystes expérimentés peuvent être mobilisés sur d’autres tâches. Avec un système automatisé, les équipes peuvent consacrer davantage de temps aux opérations nécessitant leur expertise.
Un gain de temps pour les analystes
L'automatisation présente aussi un intérêt organisationnel. Les préparations manuelles répétitives demandent de l'expérience et une attention constante, alors qu'un système automatisé libère les analystes expérimentés pour des tâches à plus forte valeur ajoutée.
L'ePrep ONE prépare les solutions pendant que l'utilisateur effectue d'autres tâches. Son planificateur permet notamment de lancer des méthodes en dehors des horaires habituels, y compris pendant la nuit.
Dilution en série, distribution variable : comment préparer une gamme d'étalonnage ?
Le logiciel ePrep ONE construit les flux de travail à partir de tâches prédéfinies, sans devoir programmer individuellement les mouvements du système. Plusieurs fonctions sont particulièrement adaptées à la préparation des étalons :
- Distribution variable : un réactif peut être distribué depuis un flacon source vers plusieurs flacons de destination avec des volumes différents. Cette fonction permet notamment de préparer une série d’étalons à concentrations variables.
- Dilution en série : un volume initial est ajouté au premier flacon, puis les volumes suivants sont calculés à partir d’un incrément défini.
- Distribution en série : cette fonction permet de préparer une gamme de solutions à décroissance exponentielle en transférant successivement une partie d’une solution vers le flacon suivant.
- Ajustement au volume final (« Make up to Volume ») : le logiciel calcule le volume de diluant nécessaire après les autres étapes de préparation.
Le mélange s'effectue par agitation à la seringue ou au moyen d'un vortex installé sur la plateforme. Les étapes de lavage sont également intégrées et s'ajustent selon le volume et le nombre de cycles nécessaires.
Exemple : une gamme d'étalonnage à six points en 19 minutes
Un exemple présenté dans le document combine trois matériaux de référence avec un diluant pour créer une solution mère. Le système prépare ensuite une gamme de calibrants dans des flacons contenant les quantités de solvant appropriées.
Avec des paramètres standards, ce flux de travail prépare la solution mère et une gamme d'étalonnage à six points en 19 minutes. Il s'étend aussi à un nombre beaucoup plus important d'analytes, notamment pour constituer des solutions mères contenant plusieurs dizaines de composants — ce qui permet de mieux exploiter les matériaux disponibles et de limiter les risques d'erreur lors de la préparation.
Étalons manuels ou automatisés : résultats d'un test comparatif sur la caféine
Un laboratoire pharmaceutique a évalué l'intérêt de l'automatisation au moyen d'un test comparatif. L'objectif : préparer 10 réplicas d'une solution étalon de caféine à 100 ppm, à partir d'une solution mère à 10 000 ppm.
Deux personnes ont réalisé la préparation manuelle : un analyste expérimenté et un stagiaire. En parallèle, un utilisateur de l'ePrep ONE a conçu et exécuté le flux de travail automatisé. Une analyse par HPLC isocratique a ensuite mesuré la précision de chaque méthode.
| Critère |
ePrep ONE |
Expert |
Stagiaire |
| Temps |
18 min |
60 min |
90 min |
| Volume de solvant |
10 × 1 mL |
10 × 100 mL |
10 × 100 mL |
| Précision |
0,2 % RSD |
0,53 % RSD |
4,57 % RSD |
Temps, volume de solvant et précision
L'ePrep ONE réduit nettement le temps de préparation : le flux de travail automatisé demande 18 minutes au total, dont un peu moins de dix minutes d'exécution proprement dite, contre une heure pour l'analyste expérimenté et 90 minutes pour le stagiaire.
La différence est également importante sur les volumes. La méthode manuelle préparait chaque étalon à 100 mL, faute de verrerie plus petite disponible. L'ePrep ONE a permis de travailler avec seulement 1 mL par étalon, ce qui réduit d'autant la consommation de solvants. Cette réduction facilite aussi la préparation directe des réplicas dans des flacons destinés à l'échantillonneur automatique : les flacons rejoignent directement le rack avant leur transfert vers l'instrument, ce qui évite les étapes de transfert et les récipients intermédiaires.
Cette réduction des volumes permet de diminuer la consommation de solvants. Elle facilite également la préparation directe des réplicas dans des flacons destinés à l’échantillonneur automatique. Les flacons peuvent ainsi être placés directement dans le rack avant leur transfert vers l’instrument analytique, ce qui évite certaines étapes de transfert et les récipients intermédiaires.
Côté précision, l'ePrep ONE atteint 0,2 % RSD, contre 0,53 % pour l'analyste expérimenté et 4,57 % pour le stagiaire.
Reproductibilité et transfert de méthode
Au-delà des valeurs obtenues lors de ce test, l'un des principaux intérêts de l'automatisation tient à la possibilité de réutiliser un flux de travail identique. Une fois créé, il se reproduit sans modification et se transfère entre différents instruments ou sites, ce qui réduit la dépendance à l'expérience individuelle des opérateurs.
Application : préparer les étalons pour l'analyse des solvants résiduels dans le cannabis
L'ePrep ONE s'utilise aussi pour des applications plus complexes, comme la préparation des solutions étalons destinées à l'analyse des solvants résiduels dans les échantillons de cannabis.
Cette analyse est particulièrement exigeante, car les composés volatils sont difficiles à manipuler. Une mauvaise préparation peut entraîner des problèmes de contrôle qualité et des courbes d'étalonnage insuffisantes : selon les experts cités dans le document, jusqu'à 40 % des échantillons peuvent être mal préparés.
Dans cette application, le système automatise différentes étapes en phase liquide : enrichissement de l'échantillon de contrôle, extraction des échantillons, préparation des solutions intermédiaires et des solutions d'étalonnage, ainsi que les différentes vérifications de calibration.
Un lot complet en 116 minutes
Le flux de travail présenté comprend 1 blanc d'air de laboratoire, 1 blanc de solvant, 8 étalons, 1 ICV, 4 CCV, 1 LCS et 20 échantillons. La préparation automatisée de ce lot prend 116 minutes.
Linéarité et contrôles qualité
L'analyse se fait par GC-MS/MS en espace de tête. Les concentrations des étalons vont de 0,156 à 10 ppm pour les solvants de catégorie I, et de 15,6 à 1 000 ppm pour ceux de catégorie II. La linéarité obtenue dépasse 0,998 pour tous les composés, et les contrôles qualité ICV, CCV et LCS respectent l'exigence de ±30 % fixée par la méthode.
Cette application illustre aussi l'intérêt de l'automatisation pour limiter les contaminations croisées et les pertes d'analytes, grâce à l'utilisation de septa et de bouchons lors de la préparation. Le système prépare ainsi de manière précise et reproductible les solutions intermédiaires à partir de solutions mères visqueuses.
Conclusion : automatiser la préparation des étalons de calibration
La préparation des étalons de calibration constitue une étape fondamentale des méthodes analytiques. Elle devient particulièrement exigeante lorsque les volumes diminuent, que les concentrations recherchées sont faibles, ou que les solutions doivent contenir de nombreux composants.
L'automatisation proposée avec l'ePrep ONE répond à plusieurs de ces difficultés : elle améliore la précision et la reproductibilité des préparations, tout en réduisant le temps consacré aux tâches répétitives et la consommation de solvants.
Les essais présentés dans le document montrent aussi que l'automatisation réduit les écarts liés à l'expérience des opérateurs. Sur l'étalon de caféine, l'ePrep ONE a obtenu une précision de 0,2 % RSD, avec un temps de préparation de 18 minutes et une consommation de seulement 1 mL de solvant par réplicat.
L'intérêt du système dépasse toutefois la seule préparation des étalons : reconfiguré, l'ePrep ONE prépare aussi des lots d'échantillons et permet de créer des flux de travail intégrant à la fois les échantillons et les solutions étalons.
L'automatisation rend ainsi certaines étapes de préparation plus reproductibles, exploite mieux les ressources du laboratoire et facilite le transfert des méthodes entre instruments ou sites. Les bénéfices attendus concernent la précision, la réduction des réanalyses, la consommation de solvants et l'utilisation plus efficace du personnel de laboratoire.
Questions fréquentes
Comment automatiser la préparation d'une gamme d'étalonnage ?
Une station comme l'ePrep ONE utilise des seringues analytiques pilotées par un logiciel guidé par tâches (distribution variable, dilution en série, ajustement au volume final) pour préparer une solution mère puis une gamme d'étalonnage, sans intervention manuelle répétée. Un exemple à six points s'exécute en 19 minutes.
Quelle précision atteint une préparation automatisée d'étalons par rapport au manuel ?
Sur un test comparatif portant sur un étalon de caféine, l'ePrep ONE a atteint 0,2 % RSD, contre 0,53 % pour un analyste expérimenté et 4,57 % pour un stagiaire préparant la même solution manuellement.
Quels liquides une station de préparation automatisée comme l'ePrep ONE peut-elle manipuler ?
Grâce à des seringues à déplacement positif, l'ePrep ONE manipule des solvants volatils (acétone), non polaires (hexane, toluène), denses (chloroforme) et visqueux (huiles, sang), ainsi que des matrices complexes pour les étalons matrice-ajustée.
Quel est le volume minimal qu'une préparation automatisée d'étalons peut distribuer ?
L'ePrep ONE utilise des seringues de 10 µL à 10 mL et peut distribuer des volumes allant jusqu'à 1 µL, contre des préparations manuelles souvent limitées par la verrerie disponible (100 mL par étalon dans le test comparatif cité).
Quels accessoires sont disponibles pour l'ePrep ONE ?
De nombreux modules sont compatibles, permettant de réaliser l'agitation vortex, la filtration, le chauffage et le refroidissement des échantillons, la purification par SPE ou micro SPE.