La filtrazione è una tecnica semplice utilizzata per separare le particelle solide dalla sospensione in una soluzione liquida. Esistono molti metodi di filtrazione disponibili, ma tutti si basano sullo stesso principio generale: una miscela eterogenea viene versata su una membrana filtrante. La membrana filtrante ha pori di una dimensione particolare. Le particelle più grandi dei pori non saranno in grado di passare attraverso la membrana, mentre le particelle più piccole dei pori passeranno senza ostacoli. Inoltre, tutti i liquidi passeranno attraverso., Il risultato finale di un processo di filtrazione è una raccolta di residui sulla membrana di filtrazione. Questo residuo è quindi efficacemente separato dal resto della miscela che passava attraverso la membrana.

Il processo di filtrazione può essere mediato dalla forza di gravità. Questo è il modo più semplice per ottenere una separazione. Un esempio comune è la carta da filtro utilizzata nelle macchine per il caffè a goccia., I fondi di caffè sono più grandi dei pori del filtro del caffè in modo da rimanere sul posto mentre l’acqua calda può raccogliere gli oli di caffè, i sapori e le molecole di caffeina e viaggiare fino alla pentola sottostante.

Variazioni nel processo di filtrazione

In laboratorio è spesso impraticabile attendere che la gravità separi una miscela. In questi casi possiamo utilizzare un processo di filtrazione che impiega un vuoto per tirare il liquido e le piccole particelle attraverso i pori della membrana di filtrazione., L’aspirazione del vuoto migliora notevolmente la velocità del processo di filtrazione. Allo stesso modo, una centrifuga di filtrazione può essere utilizzata per separare rapidamente una miscela. La forza centripeta / centrifuga della centrifuga spinge il liquido e le piccole particelle attraverso la membrana del filtro mentre le particelle più grandi rimangono., Alcune membrane filtranti sono progettate per trattenere le particelle desiderate sopra la membrana (dimensione dei pori più piccola della popolazione desiderata, ma più grande dei contaminanti), mentre altre membrane sono progettate per consentire la popolazione desiderata (dimensione dei pori più grande della popolazione desiderata, ma più piccola dei contaminanti).

Il passo più importante del processo di filtrazione è determinare la dimensione della particella che si sta tentando di separare. Quindi è possibile scegliere una membrana filtrante con una dimensione dei pori appropriata., Le membrane del filtro possono essere estremamente piccole, nell’ordine dei micrometri, che sono circa le dimensioni di una singola cella. Il processo di filtrazione dovrebbe essere scelto con l’obiettivo di mantenere la vitalità dei prodotti separati. Ad esempio, l’uso della filtrazione sotto vuoto è perfettamente fine per i prodotti chimici, ma potrebbe non essere ottimale per l’isolamento cellulare. La dimensione e la polidispersità delle particelle submicrometriche possono essere misurate rapidamente tramite tecniche di dispersione della luce. Ciò fornirà un’idea generale della dimensione della membrana richiesta per il processo di filtrazione., Se un campione di nanoparticelle è troppo polidisperse, il che significa che le particelle sono tutte diverse dimensioni, quindi filtrazione potrebbe essere un modo semplice per separare le nanoparticelle in frazioni più monodisperse. Alcune applicazioni potrebbero aver bisogno di una gamma di diametro più strettamente controllato di nanoparticelle, e un semplice processo di filtrazione può semplificare la procedura di sintesi complessiva.

Quando si tratta di filtrazione cellulare un vacumn o centrifuga può mettere troppa forza sulle cellule e potrebbe causare danni alla membrana cellulare., La separazione biomagnetica potrebbe essere utilizzata al posto di un lungo processo di filtrazione per la separazione cellulare e l’arricchimento della popolazione. I vantaggi della separazione biomagnetica includono specificità, velocità e vitalità del prodotto. Le nanoparticelle superparamagnetiche utilizzate nella separazione biomagnetica sono facilmente funzionalizzate in superficie per indirizzare specificamente una specifica cellula, substrato o molecola. Un altro grande vantaggio della separazione biomagnetica è la velocità di separazione e la vitalità cellulare., È importante notare che questi vantaggi sono visibili solo con rack di separazione ben progettati che producono una forza omogenea in tutto il volume di lavoro. Un rack di separazione biomagnetica opportunamente ingegnerizzato non causerà la lisi o lo scoppio delle cellule perché la forza esercitata sulle cellule è la stessa in tutto il volume di lavoro; le cellule più vicine alle pareti del pallone non sperimenteranno una forza magnetica più elevata di quelle più vicine all’interno.

Un’altra variazione nella filtrazione è la filtrazione a freddo. Si può anche chiamare questo un processo di separazione., La filtrazione a freddo avviene a temperature fredde, la soluzione può essere raffreddata in un bagno di ghiaccio e anche l’apparato di filtrazione viene raffreddato. Ciò consente la formazione di piccoli cristalli per una facile rimozione. Ad esempio, questa tecnica viene utilizzata per la filtrazione della birra. Il filtraggio a temperature fredde consente di rimuovere cristalli di proteine e particelle di lievito dalla birra.

La filtrazione a caldo è anche una variazione della filtrazione. Per la filtrazione a caldo, l’imbuto o l’apparato di filtrazione vengono riscaldati durante tutto il processo, così come il campione., L’obiettivo è mantenere tutto abbastanza caldo per mantenere la soluzione liquida, per filtrare eventuali impurità mentre passa attraverso un filtro. Un imbuto ideale da utilizzare per questo non conterrà uno stelo, per eliminare la possibilità che i cristalli si formino in qualsiasi momento e rallentare il processo. Quando il campione si raffredda, può cristallizzare di nuovo, ora in uno stato più puro.

Il processo di filtrazione ottimale dipende sempre dai parametri sperimentali e dagli obiettivi., Questi possono variare tra scenari sperimentali e industriali, ma le basi del processo di filtrazione rimangono le stesse; è importante caratterizzare la popolazione target e conoscere la dimensione delle particelle filtrate. La scelta di una membrana di filtrazione con una dimensione adeguata dei pori è essenziale per mantenere l’obiettivo mentre si filtrano i contaminanti indesiderati. .