Préparation des échantillons par filtration

Selon la méthode de filtration utilisée, les particules ou les molécules sont séparées en fonction de propriétés telles que leur taille, leur forme ou leur charge. Le liquide qui traverse le filtre est appelé « filtrat », tandis que la matière recueillie ou retenue est appelée « rétentat » ou « résidu ».

• L'osmose inverse (séparation ionique) sépare les ions ou les molécules à l'aide d'une membrane ou d'une barrière semi-perméable. La pression appliquée surmonte la pression osmotique et force le solvant à se déplacer d'une concentration élevée de soluté vers une concentration faible de soluté. L'osmose inverse rejette un pourcentage élevé de matière organique, autre que les particules, et plus de 99 % des sels. La finesse de filtration typique de la membrane est basée sur la rétention du chlorure de sodium (< 0,001 µm, < 100 daltons).
• L'ultrafiltration (séparation des macromolécules) sépare les particules et les molécules dissoutes des fluides en fonction de la taille des particules. L'ultrafiltration est utilisée pour la concentration, le fractionnement, le dessalement et l'échange tampon. La capacité typique correspond à une limite de poids moléculaire nominal (NMWL) comprise entre 1 et 1 000 kDa.
• La filtration microporeuse (microfiltration) est utilisée pour la rétention/l'exclusion des particules et la stérilisation, car elle sépare/élimine les particules et les entités biologiques, telles que les bactéries et les cellules, en fonction de la taille des particules. La taille des pores est généralement comprise entre 0,025 et 10 µm et est classée comme nominale (~98 % de rétention) ou absolue (100 % de rétention pour les particules de taille égale à celle des pores).
• Les filtres de clarification sont utilisés pour la préfiltration et l'analyse des particules, car ils retiennent/éliminent les grosses particules, les agrégats et les débris en fonction de leur taille. Ils peuvent être utilisés comme étape de filtration primaire avant la microfiltration. Les filtres de clarification ont généralement une taille de pores > 5 µm. retenues.

Applications courantes de
la filtration

• Élimination générale des particules
• Préparation d'échantillons pour des techniques d'analyse telles que la HPLC, l'UHPLC, la chromatographie ionique, la chromatographie en phase gazeuse et les essais de dissolution
• Stérilisation des additifs pour cultures cellulaires
• Concentration de protéines, d'acides nucléiques et de polymères
• Séparation de biomolécules au sein d'un échantillon
• Préparation de tampons
• Purification de l'eau

La filtration est une étape essentielle de la préparation des échantillons avant une analyse chromatographique sensible, telle que la HPLC et la LC-MS. Les particules présentes dans les échantillons peuvent interférer avec les analyses par chromatographie liquide, en phase gazeuse et ionique en obstruant les colonnes ou les têtes de colonne, ou en générant des pics de contamination (« pics fantômes ») sur les chromatogrammes. Une filtration adéquate des échantillons, des solvants et des tampons permet d'obtenir des résultats analytiques de meilleure qualité et plus cohérents. Elle augmente également le temps de fonctionnement des instruments et prolonge la durée de vie des colonnes.

Types de procédés et de procédures de filtration

Il existe de nombreux filtres dont la composition du média filtrant varie, chacun étant conçu pour des applications particulières. Le choix du filtre dépend de plusieurs facteurs, notamment :

• La taille des particules ou des molécules à exclure ou à inclure
• La composition chimique de l'échantillon
• La compatibilité du média filtrant avec l'échantillon ou la solution
• La viscosité de l'échantillon

Les filtres peuvent être fabriqués à partir de différents types de matériaux, tels que le papier, le tissu, la ouate de coton, l'amiante, la laine de laitier ou de verre, la faïence non émaillée, le sable ou tout autre matériau poreux. Les filtres à membrane sont généralement fabriqués à partir de polymères synthétiques (par exemple, PTFE hydrophilisé, PVDF, nylon, PES).

Différentes forces peuvent être appliquées pour entraîner le processus de filtration. La filtration peut être entraînée par simple gravité à l'aide d'un filtre et d'un entonnoir, manuellement comme dans la filtration par seringue, ou par la force centrifuge. Dans la filtration sous vide, une pompe à vide est utilisée pour aspirer rapidement le fluide à travers un filtre.