Preparación de la muestra por filtración

La filtración es una técnica de separación utilizada para concentrar o purificar sustancias en función de sus propiedades físicas o químicas. Se trata de un método sencillo y sistemático utilizado en muchos laboratorios para eliminar partículas insolubles de las disoluciones y preparar las muestras para su análisis. La filtración se utiliza para reducir la complejidad de las muestras, mejorar la transparencia de las muestras viscosas y reducir las señales de fondo que producen mayores relaciones señal-ruido en las pruebas analíticas.

• Aplicaciones habituales de la filtración
• Tipos de procesos y procedimientos de filtración

Dependiendo del método de filtración aplicado, las partículas o moléculas se separan según las propiedades como el tamaño, la forma o la carga. El líquido que atraviesa el filtro se denomina «filtrado» y el material que queda o se recoge en el filtro es el «retenido» o «residuo».

• En laósmosis inversa (separación iónica) se separan los iones o las moléculas utilizando una membrana o barrera semipermeable. La presión aplicada supera la presión osmótica y obliga al disolvente a moverse de una concentración alta de soluto a una concentración baja de soluto. La ósmosis inversa rechaza un elevado porcentaje de materia orgánica, no partículas, y > 99 % de sales. La clasificación típica de las membranas se basa en la retención del cloruro de sodio (<0,001 µm, <100 Dalton)
• La ultrafiltración (separación de macromoléculas) separa las partículas y las moléculas disueltas de los líquidos en función del tamaño de las partículas. La ultrafiltración se utiliza para concentración, fraccionamiento, desalación e cambio de disoluciones tampón. La clasificación típica es un límite de peso molecular nominal (NMWL) comprendido entre 1 y 1000 kDa.
• La filtración microporosa (microfiltración) se utiliza para la retención o exclusión de partículas y la esterilización porque separa/elimina partículas y entidades biológicas, como bacterias y células, según el tamaño de partícula. Los tamaños de poro suelen oscilar entre 0,025 y 10 µm y se clasifican como nominales (~98 % de retención) o absolutos (un 100 % de retención de tamaños iguales al tamaño nominal de poro).
• Los filtros de clarificación se utilizan para la prefiltración y el análisis de partículas porque retienen/eliminan partículas grandes, agregados y desechos en función del tamaño. Pueden utilizarse como una etapa de filtración primaria antes de la microfiltración. Los filtros de clarificación suelen tener valores de tamaño de poro > 5 µm.
  

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Aplicaciones habituales de la filtración

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

La filtración es una etapa esencial en la preparación de la muestra antes de realizar análisis cromatográficos sensibles, como la HPLC y la LC-MS. Las partículas de las muestras pueden interferir en los análisis realizados mediante cromatografía de líquidos, de gases e iónica al obstruir las columnas o los cabezales de las columnas, o al generar picos de contaminantes (“picos fantasma”) en los cromatogramas. La filtración adecuada de muestras, disolventes y tampones produce resultados analíticos más uniformes y de mayor calidad. También aumenta el tiempo de actividad del instrumento y prolonga la vida útil de la columna.

Tipos de procesos y procedimientos de filtración

Hay muchos filtros con una composición de medios de filtración diferente, cada uno diseñado para aplicaciones concretas. La selección del filtro depende de varios factores, entre ellos:

• Tamaño de las partículas o las moléculas que se quiera excluir o incluir
• Composición química de la muestra
• Compatibilidad del medio de filtración con la muestra o la disolución
• Viscosidad de la muestra

Los filtros pueden estar compuestos de diversos tipos de materiales: papel, tela, algodón-lana, amianto, lana de escoria o de vidrio, loza sin esmaltar, arena u otro material poroso. Las membranas de filtración suelen estar compuestas de polímeros sintéticos (por ejemplo, PTFE hidrofilizado, PVDF, nailon, PES).

Pueden aplicarse diferentes fuerzas para impulsar el proceso de filtración. La filtración puede ser impulsada por la simple gravedad usando un filtro y un embudo, manualmente como en la filtración con jeringa o por la fuerza centrífuga. En la filtración impulsada por vacío, se utiliza una bomba de vacío para extraer rápidamente el líquido a través de un filtro.