Độ chọn lọc phương pháp phân tích giúp phân biệt chất thế nào?

Độ chọn lọc của phương pháp phân tích môi trường là gì?

Độ chọn lọc là mức độ một phương pháp có thể phân biệt và đo đúng chất phân tích khi trong mẫu đồng thời có các chất khác có tính chất hóa học hoặc tín hiệu tương tự. Trong ngữ cảnh này, phương pháp càng ít bị các thành phần không phải chất cần đo can thiệp thì độ chọn lọc càng cao.

Điểm quan trọng là độ chọn lọc phụ thuộc vào chất cần xác định, nền mẫu, nồng độ và điều kiện phân tích. Một phương pháp có thể cho kết quả tốt với nước tương đối sạch nhưng gặp khó khăn khi áp dụng cho nước thải, đất, bùn hoặc mẫu chứa hàm lượng hữu cơ và ion cao.

Vì vậy, không nên hiểu độ chọn lọc đơn giản là “phương pháp chỉ đo một chất”. Có những phương pháp được thiết kế để xác định một nhóm chất, nhưng vẫn phù hợp nếu mức phân biệt đó đáp ứng đúng mục đích đo và cho kết quả có ý nghĩa.

Vì sao mẫu môi trường dễ gây nhiễu phép phân tích?

Mẫu môi trường hiếm khi chỉ chứa riêng chất cần xác định. Nhiều thành phần khác có thể tạo tín hiệu gần giống, phản ứng với thuốc thử, hấp thụ hoặc phát xạ ở vùng tương tự, hoặc cùng xuất hiện trong một khoảng thời gian lưu.

Với phương pháp sắc ký, chất gây nhiễu có thể đồng rửa giải với chất phân tích, làm các tín hiệu chồng lấn và khiến việc định danh hoặc định lượng khó chính xác. Với phương pháp quang phổ, các tín hiệu phổ chồng lấn có thể làm tăng hoặc giảm tín hiệu đo. Trong các phép thử dựa trên phản ứng hóa học hoặc miễn dịch, hợp chất có đặc tính tương tự cũng có thể tạo phản ứng chéo.

Đây là lý do độ chọn lọc phải được xem xét trên nền mẫu thực tế, thay vì chỉ kiểm tra chất phân tích trong dung dịch chuẩn tinh khiết. Eurachem cũng khuyến nghị đánh giá khả năng áp dụng từ mẫu chuẩn đến hỗn hợp có nền phức tạp và xem xét ảnh hưởng của các chất nghi ngờ gây nhiễu.

Phương pháp tạo độ chọn lọc bằng cách nào?

Độ chọn lọc có thể được tạo ra từ chính nguyên lý đo hoặc từ cách xử lý mẫu và tách chất trước khi đo.

Trong sắc ký, bước tách giúp các chất có tính chất gần nhau xuất hiện ở những vị trí khác nhau, giảm chồng lấn tín hiệu. Trong quang phổ hoặc khối phổ, việc lựa chọn vùng tín hiệu hoặc đặc trưng phân tử phù hợp có thể tăng khả năng phân biệt. Ngoài ra, chiết tách, làm sạch mẫu, pha loãng hoặc xử lý nền cũng có thể làm giảm tác động của chất gây nhiễu.

Một điểm quan trọng là không phải lúc nào một kỹ thuật đơn lẻ cũng đủ chọn lọc. Khi một phương pháp chưa tạo được mức phân biệt cần thiết, có thể kết hợp từ hai quy trình hoặc kỹ thuật trở lên để đạt khả năng phân biệt phù hợp với mục đích sử dụng.

Vì vậy, độ chọn lọc không chỉ là đặc tính của thiết bị. Nó là kết quả của toàn bộ quy trình, từ xử lý mẫu, tách chất đến phát hiện và xác nhận tín hiệu.

Đánh giá độ chọn lọc dựa vào bằng chứng nào?

Cách đánh giá phổ biến là kiểm tra xem sự hiện diện của các thành phần có khả năng gây nhiễu có làm ảnh hưởng đến việc nhận diện hoặc định lượng chất cần xác định hay không. EPA khuyến nghị nghiên cứu các chất gây nhiễu được dự đoán là có khả năng xuất hiện trong mẫu và xem chúng tác động thế nào đến kết quả.

Một số bằng chứng thường được sử dụng gồm:

·         Mẫu trắng nền để xem nền mẫu có tạo tín hiệu tại vị trí hoặc vùng tín hiệu của chất cần xác định hay không

·         Mẫu thêm chuẩn hoặc fortification để kiểm tra chất phân tích có thể được nhận diện và đo trong chính nền mẫu hay không

·         Thông tin định danh như thời gian lưu, dữ liệu cấu trúc phân tử hoặc đặc trưng tín hiệu

·         So sánh với chất chuẩn hoặc vật liệu tham chiếu để củng cố nhận diện

·         Phương pháp độc lập hoặc phương pháp trực giao khi cần xác nhận kết quả bằng một nguyên lý đo khác

Không có một ngưỡng số duy nhất áp dụng cho mọi phương pháp để kết luận “độ chọn lọc đạt”. EPA lưu ý rằng độ chọn lọc thường được mô tả định tính và nếu sử dụng chỉ tiêu định lượng thì cơ sở đánh giá phải được mô tả rõ ràng.

Do đó, việc đánh giá phải gắn với mục đích sử dụng của phương pháp, thay vì cố áp một con số chung cho mọi kỹ thuật.

Độ chọn lọc khác gì độ nhạy và độ đặc hiệu?

Ba khái niệm này liên quan nhưng không đồng nhất.

Độ chọn lọc tập trung vào khả năng phân biệt chất cần xác định khỏi các thành phần gây nhiễu. Độ nhạy liên quan đến khả năng phát hiện hoặc đo được những thay đổi nhỏ về lượng chất. Một phương pháp có thể rất nhạy nhưng vẫn kém chọn lọc nếu nhiều chất khác cùng tạo tín hiệu.

Trong khi đó, “độ đặc hiệu” thường được dùng để mô tả trạng thái phân biệt cao hơn, khi chất cần xác định có thể được nhận diện một cách gần như không nhầm lẫn. ICH Q2(R2) xem specificity và selectivity là các thuật ngữ mô tả mức độ chất khác can thiệp vào phép xác định, trong đó selectivity thường được xem là khái niệm tương đối.

Vì vậy, câu hỏi “phương pháp có nhạy không?” không thể thay thế cho câu hỏi “phương pháp có chọn lọc không?”.

Khi nào độ chọn lọc chưa đủ?

Độ chọn lọc chưa đủ khi các chất hoặc thành phần nền vẫn tạo ảnh hưởng đáng kể đến nhận diện hoặc định lượng chất cần xác định, đặc biệt tại các mức nồng độ quan trọng đối với mục đích đánh giá. EPA nhấn mạnh rằng selectivity cần được chứng minh trong sự hiện diện của các thành phần nền được biết hoặc dự đoán là gây khó khăn cho phương pháp.

Trong trường hợp đó, có thể cần:

·         Tăng khả năng làm sạch hoặc tách nền

·         Điều chỉnh điều kiện phân tích

·         Sử dụng một đặc trưng tín hiệu có khả năng phân biệt tốt hơn

·         Kết hợp hai kỹ thuật hoặc quy trình độc lập

·         Xác nhận kết quả bằng phương pháp trực giao

Giới hạn này đặc biệt quan trọng với các mẫu môi trường phức tạp. Một phương pháp chỉ chứng minh tốt trên mẫu chuẩn không có nghĩa là đã có đủ độ chọn lọc khi đưa vào mẫu thực tế.

Độ chọn lọc vì thế là một tiêu chí giúp trả lời câu hỏi cốt lõi của phép phân tích: tín hiệu đang được đo thực sự đại diện cho chất cần xác định hay đang bị các thành phần khác trong mẫu chi phối? Khi khả năng phân biệt này được chứng minh phù hợp với chất phân tích, nền mẫu và mục đích sử dụng, kết quả đo mới có cơ sở để được sử dụng một cách đáng tin cậy.