Ultrafiltrace nanočásticemi
- Čištění a výroba nanočástic
- Ultrafiltrační techniky při separaci, čištění a koncentraci nanočástic
- Výběr membrán pro aplikace nanočástic
- Závěry /li>
- Související produkty
- Reference
Čištění a výroba nanočástic
Částice o velikosti nanočástic (NP) se vyvinuly v důležité systémy pro biologické zobrazování, biosenzoriku, cílené podávání léčiv a řízené uvolňování terapeutických látek. Efektivní sběr a příprava nanočástic má při výrobě nanomateriálů zásadní význam. Při přípravě a čištění nanočástic po syntéze se široce používá ultrafiltrace (UF) (obrázek 1).1 Historicky se filtrace prováděla pomocí tlakových ultrafiltračních zařízení (pUF). Zavedení technik odstředivé ultrafiltrace (cUF) umožnilo při přípravě a čištění nanočástic pracovat s menšími objemy.
Obrázek 1.Aplikace ultrafiltrace při přípravě a čištění nanočástic.
Nanočástice lze vyrábět z organických nebo anorganických materiálů, polymerů a kovů. Taková funkcionalizace povrchu propůjčuje specifické biofunkce a zvyšuje biokompatibilitu pro biologické použití.2 Magnetické nanočástice, kvantové tečky, kovové nanočástice, nanočástice oxidu křemičitého a polymerní nanočástice mají biomedicínský význam.3 Mnohé nanočástice nelze po výrobě použít přímo. Formulace s vodnou matricí mohou obsahovat nenavázané léčivo, které je třeba odstranit. Biomolekuly, chemické látky a další kontaminanty z lyzátů, tělních tekutin, séra, pufrů, médií a dalších činidel může být nutné dále oddělit. Některé z nich představují škodlivé účinky pro své okolní biologické prostředí.3 Spolehlivé metody koncentrace, obohacování, promývání a čištění nanočástic jsou nezbytné.
Ultrafiltrační techniky při separaci, čištění a koncentraci nanočástic
K čištění, promývání a koncentraci nanočástic na základě velikosti lze použít odstředivá ultrafiltrační zařízení. Odstředivé ultrafiltrační jednotky Amicon® Ultra a Centricon® Plus, stejně jako purifikační systém Amicon® Pro, který umožňuje současné promývání a koncentraci, lze použít pro:
- Separace a čištění nanočástic
- Koncentrace nanočástic
- Obohacování nanočástic
- Desaltaci
- Výměnu pufru
- Čištění po funkcionalizaci
- Odstranění hojných proteinů
Pro tlakovou ultrafiltraci (pUF) větších objemů vzorků lze použít míchané cely Amicon® v kombinaci s vhodnou membránou Ultracel® s filtračním diskem. Míchané buňky Amicon® poskytují šetrnou metodu ultrafiltrace.
Po primární filtraci lze nanočástice dále odstředit pro promytí a výměnu pufru nebo je znovu koncentrovat. Zadržené nebo procházející rozpuštěné látky lze shromáždit a analyzovat za účelem stanovení čistoty nanočástic, účinnosti enkapsulace, vazby a koncentrace léčiva.
Výběr membrán pro aplikace nanočástic
Separace a koncentrace molekul během ultrafiltrace je založena na vyloučení velikosti. Velká většina biomolekul má molekulovou hmotnost menší než 500 000 Da a nanočástice do této kategorie dobře zapadají. Odstředivé ultrafiltrační jednotky Amicon® Ultra, odstředivé ultrafiltrační jednotky Centricon® Plus pro větší objemy a jednotky Amicon® Pro purifikační systémy pro simultánní praní a koncentraci mají specifikované limity nominální molekulové hmotnosti (NMWL) definované jejich filtrační membránou, které udávají mezní velikost částic, při níž je zachyceno >90 % částic. Tyto filtrační systémy jsou nabízeny s membránovými NMWL 3 000, 10 000, 30 000, 50 000 a 100 000 Da. Výběr vhodné velikosti pórů membrány pro konkrétní velikost nanočástic a aplikaci může být matoucí, jak dokládá přehled publikovaných článků (obrázek 2).
Obrázek 2.Srovnání publikovaných velikostí membrán podle typu nanočástic. Velikost pórů membrány by měla být vybrána na základě velikosti nanočástic i aplikace (např. čištění z komplexního vzorku, koncentrace, výměna pufru, odsolování).
Faktory, které je třeba zvážit při výběru metody ultrafiltrace a velikosti pórů membrány:
- Velikost nanočástic:
- Velikost klíčových separačních cílů v roztoku:
- Velikost lze odhadnout z publikovaných zdrojů nebo pomocí měřicích technik, jako je mikroskopie, laserová difrakce a dynamický rozptyl světla:
- Objem vzorku: Velikost proteinů, protilátek, léčiv, chemikálií a dalších částic, které je třeba separovat, ovlivní výběr velikosti membrány.
- Objem vzorku: Objem zpracování od ≤0,5 ml do 70 ml je kompatibilní se zařízeními pro odstředivou ultrafiltraci (cUF). Pro větší objemy může být výhodné použití zařízení pro tlakovou ultrafiltraci (pUF).
Pro zachování nanočástic musí být mezní molekulová hmotnost filtrační membrány menší než nanočástice (~2krát menší než molekulová hmotnost nanočástice), ale dostatečně velká, aby umožnila filtraci menších složek.
Závěry
Centrifugální ultrafiltrace (cUF) a tlaková ultrafiltrace (pUF) hrají důležitou roli při čištění a přípravě nanočástic. Mezi aplikace ultrafiltrace nanočástic patří separace, koncentrace, výměna pufrů, monitorování léčiv a odstraňování barviv, enzymů a nenavázaných složek z přípravků nanočástic. V mnoha publikacích se uvádí užitečnost odstředivých ultrafiltračních zařízení Amicon® a Centricon® a míchaných cel Amicon® pro tlakovou ultrafiltraci při čištění a koncentraci nanočástic a makromolekul. Protože nečistoty mohou být iontové, molekulární nebo částicové, může optimální volba filtru znamenat významný rozdíl ve výtěžnosti, reprodukovatelnosti výsledků a kvalitě filtrátu. Filtrační jednotky Amicon® a Centricon® obsahují regenerovanou celulózovou filtrační membránu Ultracel® jejíž komplexní struktura odstraňuje ze vzorku nečistoty, které mohou ovlivnit kritická biologická a chemická stanovení, následnou analýzu a výkonnost analýzy. Ultrafiltrační techniky provádějí kroky separace, čištění a obohacování pro přípravu nanočástic v laboratorním měřítku. Procesy odstředivé ultrafiltrace (cUF) i tlakové ultrafiltrace (pUF) poskytují rychlé, jednoduché a účinné způsoby, jak oddělit nanomateriál od menších složek a tekutiny přecházející do filtrátu. Fyzikální složení, velikost a tvar jsou důležité atributy, které je třeba zohlednit při výběru filtru. Portfolio společnosti Amicon® nabízí řadu ultrafiltračních membránových zařízení pro čištění a výrobu nanočástic.
Odkazy
Abyste mohli pokračovat ve čtení, přihlaste se nebo vytvořte účet.
Nemáte účet?