Uso de Métodos de Límites de Detección para Establecer Límites Obligatorios de Detección para Plaguicidas Prohibidos: Cómo una Asociación Público-Privada Mejoró la Regulación de Cannabis en Colorado

April 11, 2018

Resumen / Sinopsis:

El descubrimiento de la contaminación de plaguicidas no registrados en material vegetal de cannabis en Colorado provocó la necesidad de establecer límites obligatorios de notificación (LMR) para estos plaguicidas en el estado para garantizar la seguridad pública. Desde entonces, el Departamento de Salud Pública y Medio Ambiente de Colorado (CDPHE) asumió la responsabilidad de establecer dichos LMR. El enfoque novedoso de Colorado para determinar los LMR para cada plaguicida implicó formar un grupo de trabajo con sus laboratorios internos y voluntarios expertos para acordar procedimientos analíticos para determinar los límites de detección de métodos (MDL) utilizando un enfoque estándar de la industria. Los autores describen cómo este enfoque formó una asociación colaborativa público-privada en la que las agencias del gobierno estatal trabajaron codo con codo con los laboratorios y productores para alcanzar un objetivo común.

El estudio multilaboratorio se completó con la obtención de MDL para 13 plaguicidas en flores de cannabis utilizando una extracción QuEChERS (rápida, fácil, económica, efectiva, robusta y segura por sus siglas en inglés) con análisis por cromatografía líquida-espectrometría de masas en tándem (LC-MS / MS). Los autores comparten los procedimientos utilizados para el estudio, una descripción general de los datos generados por los laboratorios participantes y los nuevos LMR de Colorado, que entraron en vigencia el 1 de enero de 2018.

La regulación del uso de pesticidas en el cannabis es un problema complejo para los estados con marihuana legalizada. El uso de plaguicidas está regulado a nivel federal; sin embargo, el cannabis no es un cultivo específicamente incluido en ninguna etiqueta registrada de plaguicida, y la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (US EPA) no considera que el cannabis se ajuste a ningún grupo general de cultivos, como hierbas o especias (1). Además, no se han realizado evaluaciones de riesgo específicamente para el uso de pesticidas en el cannabis y no se han definido los límites de tolerancia. El uso de pesticidas en el cannabis fue reconocido como un problema de salud pública y seguridad, pero el déficit de información y los recursos disponibles limitados dejaron al estado de Colorado lidiando con la forma de manejar este complejo problema cuando el Departamento de Salud Ambiental de Denver colocó las primeras reservas de 100,000 plantas de marihuana por el uso indebido de plaguicidas prohibidos en marzo de 2015.

En los meses siguientes, ocurrieron muchos eventos adicionales de cuarentena y recuperación. En noviembre de 2015, Colorado emitió una política estatal de plaguicidas y una orden ejecutiva (2) que aborda el uso de pesticidas en la marihuana. Estos documentos obligaron a las agencias estatales a considerar el cannabis contaminado con pesticidas prohibidos una amenaza a la seguridad pública, hasta el momento en que la evaluación científica establezca qué pesticidas adicionales se pueden aplicar de manera segura a la marihuana.

Después de la emisión de la orden ejecutiva y la política estatal, la siguiente pregunta fue cómo lograr que los laboratorios privados sean certificados para realizar pruebas de plaguicidas para que el estado pueda ordenar estas pruebas de cannabis. Se necesitaban dos elementos principales de información: ¿qué plaguicidas se espera que los laboratorios prueben y cuáles son los límites asociados? La orden ejecutiva se ha denominado con frecuencia política de tolerancia cero; si bien establece tolerancia cero para el uso de un plaguicida prohibido, analíticamente no es posible realizar una prueba de concentración cero. Sin definir requisitos mínimos de prueba, se informarán diferentes resultados en todos los laboratorios. Para abordar estos problemas, el estado inició un proceso de partes interesadas para determinar qué plaguicidas deberían analizarse y cuáles deberían ser los límites de notificación obligatoria asociados (LMR).

El Departamento de Salud Pública y Medio Ambiente de Colorado (CDPHE) asumió el liderazgo en la supervisión de este proceso de partes interesadas, que involucró a las instalaciones de pruebas de marihuana, cultivadores, fabricantes de productos, expertos científicos y otras partes interesadas. El grupo de trabajo primero abordó la lista de analitos requeridos. La lista final seleccionada incluía 13 pesticidas que se consideraron los más importantes para las pruebas en Colorado porque están prohibidos para su uso y se han detectado previamente en la marihuana en el estado. El grupo de trabajo determinó que, en ausencia de límites establecidos de tolerancia a pesticidas, los límites reglamentarios deben basarse en la capacidad de detección de laboratorio. En ese momento, para obtener esta información, se inició una colaboración público-privada única para diseñar y ejecutar un estudio de límite de detección del método multilaboratorio (MDL) que involucra los recursos de las instalaciones de prueba de marihuana privadas de Colorado y el laboratorio estatal del Departamento de Agricultura (CDA). Los resultados del estudio se utilizarán para informar los límites reglamentarios de la lista de 13 plaguicidas en la marihuana. Se formó un subcomité técnico de científicos a partir del grupo de trabajo de las partes interesadas para ayudar al CDPHE a diseñar el estudio y revisar los resultados.

Diseño y preparación del estudio.

Tras la decisión de diseñar un estudio multilaboratorio (MLS), Restek se ofreció como voluntario para ayudar a CDPHE a formar un equipo de diseño y supervisión de estudios (SDO) para garantizar el éxito del estudio multinivel. Como en el pasado no se había intentado ningún estudio de este tipo y no había un protocolo de método analítico estandarizado para que lo siguieran los laboratorios participantes, el objetivo del equipo SDO era minimizar las variables aplicando directrices de estudio basadas en prácticas estándar de la industria. Además, dado que los capullos de marihuana son un producto costoso y el tiempo era esencial según la directiva del gobernador, se requería una planificación y ejecución cuidadosa para producir datos estadísticamente válidos que el estado podría usar para la toma de decisiones al finalizar la primera ronda.

El equipo consistió en dos miembros del personal de CDPHE, un representante de Neptune y compañía, uno de Lowry Consulting, todos con sede en Colorado, y tres de Restek Corporation, con sede en Bellefonte, Pensilvania. El equipo comenzó a reunirse regularmente para diseñar documentos de orientación por los cuales se les pediría a los laboratorios que realicen sus pruebas

El estudio general fue diseñado para progresar a través de tres fases secuenciales, una construida sobre otra, que culminó con la participación de los laboratorios que completaron todos los pasos para informar los MDL de los pesticidas en los capullos de marihuana. Estos pasos incluyeron la determinación de un límite de detección de instrumento (IDL), control de calidad de matriz (MQC) y un MDL formal. El equipo de SDO construyó tres documentos para guiar a los laboratorios a través del proceso MLS, seguido de la revisión del subcomité técnico, que incluyó los laboratorios voluntarios. El subcomité técnico decidió que la cromatografía líquida-espectrometría de masas en tándem (LC-MS / MS) sería la técnica analítica requerida para el análisis y producir los mejores datos MDL. El primer documento describía los pasos que debía seguir cada laboratorio para establecer IDL para cada compuesto en su instrumento LC-MS / MS. Si bien algunos laboratorios ya habían establecido dichos límites, este procedimiento era importante como punto de partida, ya que algunos laboratorios acababan de comprar su instrumento o aún no habían completado este paso en su laboratorio. También fue necesario establecer si los laboratorios participantes podrían detectar los 13 compuestos en niveles similares antes de agregarse a la matriz real.

El segundo documento, un procedimiento MQC, describió los pasos a seguir por cada laboratorio para inyectar los 13 pesticidas en extractos de flores de cannabis en diferentes niveles de concentración, luego analizar ocho réplicas en cada nivel para observar niveles detectables que podrían alcanzarse dados los criterios de aceptación antes de ejecutar el Estudio MDL. El tercer documento, el procedimiento MDL, describía los pasos que seguirían los laboratorios para inyectar una matriz de flor seca, que se verifica que está libre de los analitos de interés, y luego llevarlo hasta la extracción, limpieza y análisis. Es importante señalar que los tres documentos incorporaron directrices establecidas por el documento de orientación de SANTE 2015 sobre control de calidad analítico y procedimientos de validación de métodos para el análisis de residuos de plaguicidas en alimentos y piensos (3). Dichas directrices incluyen la relación de iones de transición y los criterios de aceptación de calibración. El documento MDL incorporó el procedimiento del Código de Regulaciones Federales 40 CFR Apéndice B a la Parte 136 (4).

Otros pasos tomados por el equipo SDO y el grupo de trabajo de interesados en Colorado incluyeron minimizar aún más las variables, requiriendo que todos los laboratorios participantes usen los mismos estándares de referencia de una sola fuente y una muestra compuesta de yemas de cannabis donadas por un productor en Colorado. Restek donó dos mezclas de estándares de referencia y OrganaLabs donó los brotes de Cannabis. El Departamento de Agricultura de Colorado (CDA) preparó extractos y materiales compuestos de plantas secas para los laboratorios de estudio mediante molienda, composición y extracción a lo largo de las diversas fases del estudio.

El equipo de SDO decidió que en cada una de las tres fases del estudio, los laboratorios presentarían sus resultados en hojas de cálculo provistas junto con cada documento de estudio. Los resultados fueron acompañados por componentes de datos en bruto como se describe en cada uno de los tres documentos. Todos los datos enviados fueron revisados por el equipo de SDO para mantener la confidencialidad del estudio. También se decidió, después de la finalización de la fase de IDL, que los miembros del equipo de SDO firmarían un acuerdo de confidencialidad para proteger cualquier información confidencial que los laboratorios pudieran compartir durante el curso del estudio. Este paso contribuyó a un retraso de dos o tres meses en el proceso antes de iniciarse en la fase dos.

Antes de lanzar el MLS, se ofreció capacitación al personal de laboratorio y al CDPHE para garantizar que los participantes se alinearan en un procedimiento general en ausencia de un método de prueba publicado. La capacitación fue coordinada por el personal de Restek y Shimadzu, quienes diseñaron un taller práctico de análisis y preparación de muestras de plaguicidas de un día de duración. CDPHE organizó el evento, proporcionando espacio de laboratorio y equipos de seguridad para los participantes. Tres proveedores contribuyeron con equipo, insumos, instrumentación y personal de forma gratuita al grupo de estudio y al CDPHE. Spex Sample Prep prestó su molinillo para el procesamiento de muestras, Shimadzu Scientific Instruments prestó su instrumento y personal LC-MS / MS para análisis de extracto, y Restek donó estándares de referencia, consumibles de preparación de muestras y tiempo de personal. Los instructores de Restek y Shimadzu llevaron a 19 participantes a través de los pasos de una extracción manual de pesticidas QuEChERS (rápida, fácil, barata, efectiva, resistente y segura) con extracción y filtración de extracción en fase sólida (dSPE), seguida de un instrumento configuración y análisis de extractos por LC-MS / MS. Cada participante preparó su propio extracto de muestra de yemas indica de Cannabis secas donadas, insertando 11 pesticidas a 100 ppb y dos pesticidas a 1000 ppb en muestras de 1.5 g. Los resultados combinados de los 19 extractos se muestran en la Tabla I. (Ver arriba a la derecha para la Tabla I).


Antes de que se lanzara el estudio, se decidió que los laboratorios participantes seguirían sus propios procedimientos de métodos internos para la extracción y el análisis de plaguicidas en una matriz de brotes de cannabis e incorporarían lo que habían aprendido de la capacitación, según fuera necesario. Una muestra de 3.0 g sería utilizada por CDA para crear los extractos compuestos para la fase de estudio de MQC. Los laboratorios participantes utilizaron entre 1,5 gy 2,0 g de muestra para la fase MDL porque la cantidad real varió de un laboratorio a otro en función de sus procedimientos internos.

Cronología de los eventos de estudio

Los grupos iniciales de interesados se formaron en enero de 2016 para abordar la Orden Ejecutiva 2017-015 (1) y la implementación de pruebas de pesticidas. El grupo pasó varios meses reuniendo información sobre la determinación de límites de plaguicidas de otros programas estatales, comparando límites regulatorios y evaluando el mejor enfoque científico antes de tomar la decisión de trabajar con la comunidad de laboratorio en su conjunto para establecer los LMR de plaguicidas.

El diseño del estudio, la organización y el reclutamiento inicial de los laboratorios para participar se completaron en julio de 2016. Aunque nueve laboratorios se ofrecieron como voluntarios para participar en el estudio, los datos de MDL de ocho laboratorios finalmente se recibirían al cierre del estudio. El estudio IDL se inició a mediados de julio de 2016 y se informó la entrega de datos en agosto; sin embargo, el cronograma de envío de datos se extendió a los laboratorios que requerían tiempo adicional. Los datos para los estudios IDL fueron compilados y publicados en noviembre de 2016, seguidos por la fase MQC, que comenzó con el lanzamiento de las muestras de estudio en enero de 2017. Después de que los datos del estudio MQC se recopilaron y procesaron, se lanzó en abril de 2017. El final el paso fue que los laboratorios generaran sus MDL utilizando muestras de yemas secas homogeneizadas, que se entregaron a los laboratorios en junio de 2017 con fecha de cierre del estudio de julio de 2017. Los datos presentados por ocho laboratorios voluntarios se evaluaron y revisaron estadísticamente, luego se enviaron a los laboratorios participantes, CDPHE y CDA en septiembre de 2017. De principio a fin, todo el estudio tomó menos de 20 meses en completarse.

Estudio de análisis de datos

Los datos informados recopilados en todos los analitos consistieron en una pequeña cantidad de resultados para cada analito. La eliminación de cualquier valor atípico habría tenido un gran impacto en los datos. Como consecuencia, solo se eliminó un punto de datos como un valor atípico para el analito permetrina. El punto de datos se eliminó porque era un orden de magnitud mayor que cualquiera de los otros datos informados para la permetrina.

Se calcularon las estadísticas robustas básicas: la media, mediana, varianza, desviación estándar, porcentaje de desviación estándar relativa y los límites superiores intervalos de confianza del 95% y 99%.

La Figura 1 muestra cómo se comparan los datos en la lista de analitos para el promedio de MDL, los valores mínimo y máximo, y los intervalos de confianza. (Ver arriba a la derecha para la Figura 1, hacer clic para agrandar). Los datos para espiromesifeno y malatión demuestran la mayor cantidad de variabilidad para los analitos en el estudio. Aunque no es sorprendente, no se esperaba el alcance de la variabilidad. Al eliminar el espiromesifeno, los analitos restantes se clasifican en dos categorías, los analitos por debajo de 30 ppb y 15 ppb, que es similar a los valores de MDL encontrados en otras matrices de plantas complejas.


La Figura 2 muestra las desviaciones estándar relativas (% RSD) para los ocho laboratorios voluntarios para todos los analitos y representa varios factores clave que la industria está abordando: falta de métodos de referencia, inexperiencia con este análisis complejo y una matriz interferente extremadamente compleja. El equipo de SDO reconoció estos factores como influyentes claves que afectan los valores de% RSD más altos.


La recomendación del equipo de SDO era que el estado adoptara el intervalo de confianza del 99% como el LMR inicial para cada analito. Esta recomendación incorporaría las capacidades de la comunidad de laboratorio actual en la determinación de LMR, garantizando que los laboratorios al menos puedan detectar los analitos de interés.

El CDPHE recibió la tarea de determinar los LMR para los plaguicidas en base a los datos y las recomendaciones de la SDO. El personal de CDPHE incluyendo toxicólogos, estadísticos, personal de certificación de laboratorio de marihuana y científicos analíticos se reunieron. Este grupo revisó datos toxicológicos conocidos y otra información de MRL de plaguicidas del estado para establecer el LMR recomendado. Desarrollaron LMR recomendados para cada plaguicida y estos se presentaron al grupo de partes interesadas. Después de recibir comentarios públicos y comentarios, se recopiló la información y los LMR en el intervalo de confianza del 99% se incorporaron en las reglas preliminares para su consideración en los procedimientos oficiales de elaboración de normas.

Conclusiones y Recomendaciones

El estado de Colorado anunció que el proceso de elaboración de reglas se completó y la Regla 712 fue adoptada el 17 de noviembre de 2017 y entró en vigencia el 1 de enero de 2018. La nueva regla, además de otros contaminantes, incluye los 13 pesticidas que ahora se requieren para las pruebas y la Los LMR se basan en los MDL de este estudio multilaboratorio (4). Ver el Cuadro II para un resumen de los LMR.


El enfoque de incorporar LMD para establecer LMR fue desafiado por miembros de la comunidad analítica en Colorado quienes mencionaron que no estaban basados en el riesgo. Sin embargo, los reguladores en Colorado persistieron, explicando que el enfoque era correcto dado que los LMR no están destinados a ser límites basados en el riesgo, sino que se establecen para garantizar que los laboratorios puedan detectar pesticidas prohibidos que no están permitidos en Colorado con una precisión aceptable, precisión y sensibilidad de una matriz de brotes de cannabis.

Una cantidad de logros notables han resultado de este esfuerzo. Es importante reconocer que este es el primer y único estudio de este tipo en la industria del cannabis. Este esfuerzo demostró que las alianzas público-privadas pueden resolver con éxito los desafíos al tiempo que ahorran tiempo y dinero mediante el esfuerzo voluntario. También demostró que cuando tales esfuerzos se llevan a cabo con el liderazgo, la experiencia y la planificación adecuados, se acorta el cronograma de finalización. Tomar menos de 20 meses para completar un estudio de esta magnitud generalmente se considera asombrosamente rápido en la comunidad científica. Además, utilizar un enfoque basado en la ciencia para establecer niveles reguladores de contaminantes en los brotes de cannabis para proteger la salud pública también es un enfoque nuevo e inusual entre las prácticas de elaboración de normas. Su aplicación exitosa en este caso demuestra un enfoque viable que podría aplicarse a desafíos similares en otros estados a medida que emergen y se desarrollan las regulaciones del cannabis. Finalmente, observar al gobierno y la industria trabajando juntos como una comunidad interesada, tiempo de voluntariado, equipo, materiales y espacio para resolver un problema no solo es alentador, sino que muestra que cuando se da una definición adecuada de un problema acompañado de una solución, la comunidad se elevará a el desafío y entregar más allá de las expectativas.

El estudio representa una asociación público-privada entre agencias gubernamentales estatales y locales con la industria de la marihuana, laboratorios de prueba, cultivadores, laboratorios de extracción y fabricantes de productos infundidos. El objetivo fue proporcionar una recomendación científica basada en hechos para la determinación de plaguicidas en los LMR de marihuana. Como notamos con respecto a la gran variabilidad de los% RSD, la industria se beneficiará de los métodos de prueba estandarizados y una mayor experiencia. El proceso debería revisarse en el futuro una vez que los laboratorios hayan desarrollado métodos mejorados y adquirido experiencia adicional. Los procedimientos de MDL para cada laboratorio deben completarse anualmente. Una revisión de estos estudios MDL recopilados arrojaría una buena medida potencial para repetir el estudio. Esto permitirá que los LMR se ajusten a las competencias actuales del laboratorio.

Agradecimientos.

Los autores desean agradecer a las siguientes personas, agencias gubernamentales y empresas por sus significativas contribuciones al éxito de este esfuerzo de colaboración: Eric Petty, CDPHE; Julie Kowalski, Trace Analytics; Jeff Lowry, Lowry Consulting; Jack Cochran, VUV Analytics; Jeff Dahl, Shimadzu Scientific Instruments. The Colorado volunteer cannabis testing laboratories: Gobi Labs, TEQ Analytical Laboratories, RM3 Labs, Nordic Analytical Laboratories, Agricor Laboratories, Aurum Labs, and CDA’s Laboratory. The Colorado Department of Revenue, The Colorado Department of Agriculture, The Colorado Department of Public Health & Environment, Neptune and Company, Organa Labs, Spex Sample Prep, Shimadzu Scientific Instruments, and Restek Corporation.

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