Preparação de amostras por filtração

Dependendo do método de filtração aplicado, as partículas ou moléculas são separadas com base em propriedades como tamanho, forma ou carga. O líquido que passa pelo filtro é chamado de “filtrado”, e o material coletado ou retido é o “retentado” ou “resíduo”.

• A osmose reversa (separação iônica) separa íons ou moléculas utilizando uma membrana semipermeável ou barreira. A pressão aplicada supera a pressão osmótica e força o solvente a se mover de uma concentração alta de soluto para uma concentração baixa de soluto. A osmose reversa rejeita uma alta porcentagem de matéria orgânica, além de partículas, e >99% dos sais. A classificação típica da membrana é baseada na retenção de cloreto de sódio (<0,001 µm, <100 Daltons)
• A ultrafiltração (separação de macromoléculas) separa partículas e moléculas dissolvidas de fluidos com base no tamanho das partículas. A ultrafiltração é usada para concentração, fracionamento, dessalinização e troca de tampão. A classificação típica é um limite de peso molecular nominal (NMWL) entre 1 e 1.000 kDa.
• A filtração microporosa (microfiltração) é utilizada para retenção/exclusão de partículas e esterilização, pois separa/remove partículas e entidades biológicas, como bactérias e células, com base no tamanho das partículas. Os tamanhos dos poros situam-se tipicamente entre 0,025 e 10 µm e são classificados como nominais (~98% de retenção) ou absolutos (100% de retenção de partículas com tamanho igual ao tamanho nominal dos poros).
• Os filtros de clarificação são utilizados para pré-filtração e análise de partículas, pois retêm/removem partículas grandes, agregados e detritos com base no tamanho. Podem ser utilizados como etapa de filtração primária antes da microfiltração. Os filtros de clarificação têm, tipicamente, classificações de tamanho de poros >5 µm. retidas.

Aplicações comuns de
filtração

• Remoção geral de partículas
• Preparação de amostras para técnicas analíticas, como HPLC, UHPLC, cromatografia iônica, cromatografia gasosa e testes de dissolução
• Esterilização de aditivos para cultura celular
• Concentração de proteínas, ácidos nucleicos e polímeros
• Separação de biomoléculas dentro de uma amostra
• Preparação de tampões
• Purificação de água

A filtração é uma etapa essencial na preparação de amostras antes de análises cromatográficas sensíveis, como HPLC e LC-MS. Partículas nas amostras podem interferir nas análises de cromatografia líquida, gasosa e iônica, obstruindo colunas ou cabeçotes de coluna, ou gerando picos de contaminantes (“picos fantasmas”) nos cromatogramas. A filtração adequada de amostras, solventes e tampões gera resultados analíticos de maior qualidade e mais consistentes. Ela também aumenta o tempo de atividade do instrumento e prolonga a vida útil da coluna.

Tipos de processos e procedimentos de filtração

Existem muitos filtros com diferentes composições de meios de filtração, cada um projetado para aplicações específicas. A seleção do filtro depende de vários fatores, incluindo:

• Tamanho das partículas ou moléculas a serem excluídas ou incluídas
• Composição química da amostra
• Compatibilidade do meio filtrante com a amostra ou solução
• Viscosidade da amostra

Os filtros podem ser fabricados a partir de diferentes tipos de materiais, tais como papel, tecido, algodão, amianto, lã de escória ou de vidro, cerâmica não vidrada, areia ou outro material poroso. Os filtros de membrana são geralmente fabricados a partir de polímeros sintéticos (por exemplo, PTFE hidrofílico, PVDF, nylon, PES).

Diferentes forças podem ser aplicadas para impulsionar o processo de filtração. A filtração pode ser impulsionada pela simples gravidade, utilizando um filtro e um funil, manualmente, como na filtração por seringa, ou pela força centrífuga. Na filtração impulsionada a vácuo, uma bomba de vácuo é utilizada para aspirar rapidamente o fluido através de um filtro.