Przygotowanie próbki przez filtrację

W zależności od zastosowanej metody filtracji, cząsteczki lub molekuły są oddzielane na podstawie właściwości takich jak rozmiar, kształt lub ładunek. Ciecz, która przechodzi przez filtr nazywana jest "filtratem", a zebrany lub zatrzymany materiał to "retentat" lub "pozostałość".

• Odwrócona osmoza (separacja jonowa) oddziela jony lub cząsteczki za pomocą półprzepuszczalnej membrany lub bariery. Zastosowane ciśnienie pokonuje ciśnienie osmotyczne i zmusza rozpuszczalnik do przemieszczania się z wysokiego stężenia substancji rozpuszczonej do niskiego stężenia substancji rozpuszczonej. Odwrócona osmoza odrzuca wysoki procent materii organicznej innej niż cząstki stałe i 99% soli. Typowa ocena membrany opiera się na retencji chlorku sodu (<0,001 µm, <100 Daltonów)
• Ultrafiltracja (separacja makrocząsteczek) oddziela cząsteczki i rozpuszczone cząsteczki z płynów na podstawie wielkości cząsteczek. Ultrafiltracja jest stosowana do zatężania, frakcjonowania, odsalania i wymiany buforów. Typową wartością jest nominalny limit masy cząsteczkowej (NMWL) pomiędzy 1-1000 kDa.
• Filtracja mikroporowata (mikrofiltracja) jest stosowana do zatrzymywania/wykluczania cząstek i sterylizacji, ponieważ oddziela/usuwa cząstki i jednostki biologiczne, takie jak bakterie i komórki, na podstawie wielkości cząstek. Rozmiary porów wynoszą zazwyczaj od 0,025 do 10 µm i są oceniane jako nominalne (~98% retencji) lub absolutne (100% retencji wielkości równej wielkości porów).
• Filtry klarujące są używane do filtracji wstępnej i analizy cząstek, ponieważ zatrzymują/usuwają duże cząstki, agregaty i zanieczyszczenia w oparciu o rozmiar. Mogą być stosowane jako podstawowy etap filtracji przed mikrofiltracją. Filtry klarujące mają zazwyczaj wielkość porów 5 µm.

Wspólne zastosowania filtracji

• Ogólne usuwanie cząstek stałych
• Przygotowanie próbek do technik analitycznych, takich jak HPLC, UHPLC, chromatografia jonowa, chromatografia gazowa i testy rozpuszczania
• Sterylizacja dodatków do hodowli komórkowych
• Stężenie białek, kwasów nukleinowych i polimerów
• Rozdzielanie biomolekuł w próbce
• Przygotowanie buforów<
• Oczyszczanie wody

Filtracja jest niezbędnym etapem przygotowania próbki przed wrażliwą analizą chromatograficzną, taką jak HPLC i LC-MS. Cząstki stałe w próbkach mogą zakłócać analizy chromatografii cieczowej, gazowej i jonowej poprzez zatykanie kolumn lub głowic kolumn, lub poprzez generowanie pików zanieczyszczeń ("pików duchów") na chromatogramach. Właściwa filtracja próbek, rozpuszczalników i buforów zapewnia wyższą jakość i spójność wyników analitycznych.

Rodzaje procesów i procedur filtracji

Istnieje wiele filtrów o różnym składzie mediów filtracyjnych, z których każdy jest przeznaczony do określonych zastosowań. Wybór filtra zależy od kilku czynników, w tym

• Rozmiar cząsteczek lub molekuł, które mają być wykluczone lub włączone
• Skład chemiczny próbki
• Kompatybilność mediów filtracyjnych z próbką lub roztworem
• lepkość próbki

Filtry mogą być wykonane z różnych rodzajów materiałów, takich jak papier, tkanina, wełna bawełniana, azbest, żużel lub wełna szklana, nieszkliwione wyroby ceramiczne, piasek lub inny porowaty materiał. Filtry membranowe są zwykle wykonane z syntetycznych polimerów (np. hydrofilizowanego PTFE, PVDF, nylonu, PES).

Do napędzania procesu filtracji można zastosować różne siły. Filtracja może być napędzana zwykłą grawitacją przy użyciu filtra i lejka, ręcznie, jak w przypadku filtracji strzykawkowej, lub siłą odśrodkową. W przypadku filtracji próżniowej, pompa próżniowa jest używana do szybkiego przeciągania płynu przez filtr.