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VALIDIERTE FLUORIDBESTIMMUNG IN VERSCHIEDENEN MATRIZES MITTELS IONENSENSITIVER ELEKTRODE (ISE) UND
GASCHROMATOGRAPHIE (GC/FID)
DISSERTATION
zur Erlangung des
naturwissenschaftlichen Doktorgrades der Bayerischen Julius-Maximilians-Universität Würzburg
vorgelegt von
Mochammad Yuwono aus
Sidoarjo/Indonesien
Würzburg 1998
Inhaltverzeichnis
Inhaltverzeichnis
I. Danksagung iii II. Veröffentlichungen v III. Inhaltverzeichnis xi
1. Einleitung 1
2. Aufgabenstellung 4
3. Fluorid 5 3.1. Geschichtliches und Vorkommen 5 3.2. Fluoridstoffwechsel 6 3.3. Kariesprophylaxe mit Fluoriden 8 3.4. Toxikologischer Aspekt 9 3.5. Nachweis und Grenzbestimmung auf Fluorid 10 3.5.1. Nachweis auf Fluorid '. 10 3.5.2. Grenzbestimmung auf Fluorid 12
4. Potentiometrische Methode unter Verwendung ionensensitiver Elektroden ....13 4.1. Einleitung 13 4.2. Fluoridsensitive Elektrode 14 4.2.1. Aufbau der fluoridsensitiven Elektrode 14 4.2.2. Potentialbildung an der Phasengrenze 16 4.2.3. Theoretischer Arbeitsbereich 16 4.2.4. Selektivität 17 4.3. Beschreibung des Meßsystems 18 4.3.1. Einführung 18 4.3.2. Bürette, Magnetrührer und Titrationsgefäß 18 4.3.3. WsA-Steuergerät MMC-1I-T10 20 4.3.4. Rechner 20
xii Inhaltverzeichnis
4.4. Meßmethoden mit ionensensitiven Elektroden 21 4.4.1. Grundlagen 21 4.4.2. Meßmethode über eine Kalibrierung 22 4.4.3. Meßmethode über Multiple-Standardaddition 24 4.5. Validierung der potentiometrischen Methode 29 4.5.1. Einführung 29 4.5.2. Validierung der Probe- und der Standardherstellung 30 4.5.3. Validierung der Kolbenbürette 32 4.5.4. Validierung einer ionensensitiven Elektrode 35 4.5.4.1. Ansprechzeit der ISE 35 4.5.4.2. Reproduzierbarkeit der Potentialmessung 36 4.5.4.3. Auswahl der Meßwertübernahme 38 4.5.4.4. Prüfung der Steilheit 39 4.5.4.5. pH-Abhängigkeit der Elektrode 40 4.5.4.6. Auswahl einer TISAB-Lösung 41
5. Quantrfiezierung mittels einer ionensensitiven Elektrode 43 5.1. Einleitung 43 5.2. Bestimmung der Fluorid-Verunreinigung in Calciumascorbat und
Calciumhydrogenphosphat-Dihydrat 43 5.2.1. Einführung '. 43 5.2.2. Eigenschaften, Gewinnung und Anwendung 44 5.2.2.1. Calciumascorbat 44 5.2.2.2. Calciumhydrogenphosphat-Dihydrat 45 5.2.3. Die verwendete TISAB-Lösung 46 5.2.4. Kalibrierung ! 47 5.2.4.1. Durchführung der Kalibrierung '. 47 5.2.5. Validierung der Kalibrierung 49 5.2.5.1. Einführung ?. 49 5.2.5.2. Fehler der unabhängigen Variablen 49 5.2.5.3. Prüfung auf Normalverteilung 49 5.2.5.4. Prüfung auf Varianzenhomogenität 51 5.2.5.5. Prüfung auf Unearität .". 51
Inhaltverzeichnis xiii
5.2.6. Fluoridgehalt in Calciumascorbat und Calciumhydrogenphosphat-Dihydrat 52 5.2.6.1. Auswertung über Kalibrierung l 52 5.2.6.2. Bestimmung durch Standardadditionsmethode 54 5.2.6.3. Vergleich der Ergebnisse 56 5.2.7. Beurteilung des Analysenverfahrens '. 57 5.2.7.1. Richtigkeit 57 5.2.7.2. Präzision : 58 5.2.7.3. Erfassungs- und Bestimmungsgrenze 59 5.3. Bestimmung der Fluorid-Verunreinigung in Isofluran 61 5.3.1. Einführung und Problemstellung 61 5.3.2. Eigenschaften '. : .• 62 5.3.3. Fluoridgrenzprüfung nach USP XXIII 63 5.3.3.1. Prinzip der Methode 63 5.3.3.2. Analysenvorschrift nach USP XXIII und Ergebnisse 63 5.3.4. Bestimmung mittels einer ionensensitiven Elektrode 64 5.3.4.1. Extraktion : •. 64 5.3.4.2. Kalibrierung der ISE 64 5.3.4.3. Auswertung über eine Kalibrierung 66 5.3.4.4. Bestimmung mittels einer rechnergesteuerten multiple Standardaddition 66 5.3.4.4.1. Reproduzierbarkeit und Richtigkeit 68 5.3.5. Diskussion 70 5.4. Bestimmung von Fluorid-Verunreinigungen in Dexamethason- und Betamethason-
dihydrogenphosphat-Dinatrium 71 5.4.1. Einführung 71 5.4.2. Eigenschaften und pharmazeutische Anwendung 72 5.4.2.1.Dexamethasondihydrogenphosphat-Dinatrium 72 5.4.2.2. Betamethasondihydrogenphosphat-Dinatrium 73 5.4.3. Kalibrierung 74 5.4.3.1. Auswertung über eine Kalibrierung 74 5.4.3.2. Bestimmung durch die multiple Standardadditionsmethode 74 5.4.4. Ergebnisse und Diskussion 74
xiv Inhaltverzeichnis
5.5. Bestimmung der Fluoridfreisetzung aus plastischen Zahnfüllungsmaterialien 77 5.5.1. Einführung und Problemstellung 77 5.5.2. Klassifikation und Eigenschaften 78 5.5.2.1.konventionelle, chemisch härtender Glasionomerzemente :..., 78 5.5.2.2. lichthärtender Glasionomerzemente 80 5.5.2.3. Komposite 81 5.5.2.4. Kompomere .• 81 5.5.3. Probengewinnung 82 5.5.4. Methodenoptimierung 86 5.5.4.1. Einfluß der Anzahl der Addition 86 5.5.4.2. Prüfung auf die Steilheit der Elektrode, Richtigkeit und Präzision 87 5.5.5. Ergebnisse und Diskussion 88 5.6. Fluoridbestimmung im Tee 93 5.6.1. Einführung und Problemstellung : •. 93 5.6.2. Beschreibung der Teesorten „ : ; 94 5.6.3. Probenmaterial 96 5.6.4. Einfluß der Ziehzeiten 96 5.6.5. Analysendurchführung und Ergebnisse 97 5.6.6. Beurteilung des Analysenverfahrens 98 5.6.6.1. Richtigkeit 98 5.6.6.2. Reproduzierbarkeit ; 99 5.6.7. Diskussion ; 99
6. Gaschromatographischer Teil 101 6.1. Einführung 101 6.2. Prinzip der Gaschromatographie 101 6.2.1. Aufbau des GC-Meßplatzes 101 6.2.2. Theoretische Überiegungen zur gaschromatographischen Trennung 102 6.2.3. Auswahl einer GC-Trennsäule 104 6.2.4. Einfluß von Trägergas und Trägergasgeschwindigkeit 108 6.2.5. Optimierung des Injektionssystems 110 6.2.6. Auswahl des Detektorsystems 111 6.2.6.1. Flammenionisationsdetektor (FID) 111 6.2.6.2. Massenspektrometerdetektor (MSD) 112 6.2.7. Datenerfassung und -auswertung 112
Inhaltverzeichnis
6.3. Probenvorbereitung zur GC-Fluoridbestimmung 112 6.3.1. Auswahl eines Derivatisierungsreagenzes 113 6.3.2. Extraktion 114 6.3.3. Interner Standard (IS) .\ 115 6.4. Bestimmung von Fluorid-Verunreinigungen in Arzneistoffen mittels GC 117 6.4.1. Einführung 117 6.4.2. Eigenschaften, Gewinnung und Anwendung 117 6.4.2.1. Calciumcarbonat 117 6.4.2.2. Calciumacetat : 118 6.4.2.3. Calciumphosphat 119 6.4.3. Validierung der GC-Trennung 119 6.4.4. Identifizierung 121 6.4.5. Validierung der Probenvorbereitung 123 6.4.5.1. Einfluß der Schüttelzeit bei der Extraktion 123 6.4.5.2. Einfluß der Konzentration der Salzsäuren 124 6.4.5.3. Einfluß des TMCS-Volumens 125 6.4.6. Kalibrierung..! 127 6.4.6.1. Herstellung des Standards 127 6.4.6.2. Derivatisierung und Extraktion 127 6.4.6.3. Erstellung der Kalibrierfunktion 128 6.4.6.4. Validierung der Kalibrierung 129 6.4.7. Validierung des Analysenverfahrens 131 6.4.7.1. Reproduzierbarkeit von Retentionszeiten und Peakflächen 131 6.4.7.2. Wiederfindungsquote 133 6.4.7.3. Erfassungs- und Bestimmungsgrenze 134 6.4.8. Fluoridgehalt in Proben 134 6.4.9. Diskussion 136 6.5. GC-Bestimmung der Fluoridfreisetzung aus zahnfüllungsmaterialien 137 6.5.1. Einführung 137 6.5.2. Probengewinnung 137 6.5.3. Kalibrierung 137 6.5.3.1. Herstellung des Standards 137 6.5.3.2. Erstellung der Kalibrierfunktion 138 6.5.3.3. Validierung der Kalibrierung 139 6.5.4. Prüfung auf Reproduzierbarkeit 141 6.5.5. Analysendurchführung und Ergebnisse 141
xvi Inhaltverzeichnis
7. Vergleich von ISE und GC 145 7.1. Einführung 145 7.2. Vergleich der Ergebnisse 145 7.2.1. Fluoridgehalt in Calciumascorbat und Calciumhydrogenphosphat-Dihydrat 145 7.2.2. Fluoridfreisetzung aus Zarinfüllungsmaterialien 148 7.3. Vergleich der Methoden : 150 7.3.1. Vergleich der Probenvorbereitung : : 150 7.3.2. Vergleich der Ergebnisse der Kalibrierung 150 7.4. Vergleich der Analysendauer 152
8. Zusammenfassung und Ausblick 153 9. Anhang 155 10. Literaturverzeichnis 161 LEBENSLAUF 177
