Preparación de muestras mediante filtración

Dependiendo del método de filtración aplicado, las partículas o moléculas se separan en función de propiedades como el tamaño, la forma o la carga. El líquido que atraviesa el filtro se denomina «filtrado», mientras que el material recogido o retenido se denomina «retentado» o «residuo».

• La ósmosis inversa (separación iónica) separa iones o moléculas utilizando una membrana o barrera semipermeable. La presión aplicada supera la presión osmótica y obliga al disolvente a desplazarse de una concentración alta de soluto a una concentración baja de soluto. La ósmosis inversa retiene un alto porcentaje de materia orgánica, aparte de las partículas, y más del 99 % de las sales. La clasificación típica de la membrana se basa en la retención de cloruro de sodio (<0,001 µm, <100 daltones).
• La ultrafiltración (separación de macromoléculas) separa las partículas y las moléculas disueltas de los fluidos en función del tamaño de las partículas. La ultrafiltración se utiliza para la concentración, el fraccionamiento, la desalinización y el intercambio de tampones. La clasificación típica es un límite de peso molecular nominal (NMWL) de entre 1 y 1000 kDa.
• La filtración microporosa (microfiltración) se utiliza para la retención/exclusión de partículas y la esterilización, ya que separa/elimina partículas y entidades biológicas, como bacterias y células, en función del tamaño de las partículas. Los tamaños de poro suelen estar entre 0,025 y 10 µm y se clasifican como nominales (~98 % de retención) o absolutos (100 % de retención de partículas del tamaño igual al tamaño nominal de los poros).
• Los filtros de clarificación se utilizan para la prefiltración y el análisis de partículas, ya que retienen o eliminan partículas grandes, agregados y residuos en función de su tamaño. Pueden utilizarse como etapa de filtración primaria antes de la microfiltración. Los filtros de clarificación suelen tener tamaños de poro >5 µm. retenidas.

Aplicaciones comunes de
filtración

• Eliminación general de partículas
• Preparación de muestras para técnicas analíticas como HPLC, UHPLC, cromatografía iónica, cromatografía de gases y ensayos de disolución
• Esterilización de aditivos para cultivos celulares
• Concentración de proteínas, ácidos nucleicos y polímeros
• Separación de biomoléculas dentro de una muestra
• Preparación de tampones
• Purificación del agua

La filtración es un paso esencial en la preparación de muestras antes de un análisis cromatográfico sensible, como la HPLC y la LC-MS. Las partículas presentes en las muestras pueden interferir en los análisis de cromatografía líquida, gaseosa e iónica al obstruir las columnas o los cabezales de las columnas, o al generar picos contaminantes («picos fantasma») en los cromatogramas. Una filtración adecuada de las muestras, los disolventes y los tampones genera resultados analíticos de mayor calidad y más consistentes. También aumenta el tiempo de actividad de los instrumentos y prolonga la vida útil de las columnas.

Tipos de procesos y procedimientos de filtración

Existen muchos filtros con diferentes composiciones de medios filtrantes, cada uno diseñado para aplicaciones específicas. La selección del filtro depende de varios factores, entre ellos:

• El tamaño de las partículas o moléculas que se desean excluir o incluir
• La composición química de la muestra
• La compatibilidad del medio filtrante con la muestra o la solución
• La viscosidad de la muestra

Los filtros pueden estar fabricados con diferentes tipos de materiales, como papel, tela, algodón, amianto, lana de escoria o de vidrio, loza sin esmaltar, arena u otros materiales porosos. Los filtros de membrana suelen estar fabricados con polímeros sintéticos (por ejemplo, PTFE hidrofílico, PVDF, nailon, PES).

Se pueden aplicar diferentes fuerzas para impulsar el proceso de filtración. La filtración puede impulsarse por simple gravedad utilizando un filtro y un embudo, manualmente como en la filtración con jeringa, o por fuerza centrífuga. En la filtración impulsada por vacío, se utiliza una bomba de vacío para aspirar rápidamente el fluido a través de un filtro.