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如何为每个样品选择适当的过滤材料?
点击次数:336 发布时间:2022-12-21

在常规的样品过滤中,过滤器材料的相容性往往被忽视。研究人员可能经常根据便利性来选择滤纸或设备,并且仅在发生错误或在排查意外结果原因时才会重新考虑。

可供选择的滤膜材料有多种,包括玻璃或天然聚合物和合成聚合物,每种材料都具有好的特性,几乎能够与任何样品相容。

了解这些特性,并采用预防性而非应对性方法来处理过滤和膜与样品相容性问题,可以最大限度地减少故障排查时间并最大限度地提高过滤效率。

亲水膜和疏水膜之间的差异

疏水膜(例如聚四氟乙烯 (PTFE))会排斥任何水性样品,从而产生背压。虽然有时可以通过施加其他力来克服此背压,但存在膜破裂和过滤不wan全的风险。

如果没有其他选择,可以使用酒精预先将膜湿润,这样可以减少这种背压影响。

PTFE 和其他疏水性材料非常适合有机样品和溶剂,它们不会产生阻力或背压。但是,一些有机溶剂会被吸收到膜材料中,特别是在长时间接触后。

这种吸收会使材料膨胀,使孔径缩小,进而影响过滤器的性能。还有某些溶剂可能对材料产生化学腐蚀,导致提取物被释放到滤液中。在极少数情况下,溶剂可能会使膜部分或溶解,从而导致样品穿透和造成污染。

就大多数膜材料而言,水性样品损坏膜材料的可能性较小,尤其是亲水性材料。但 pH 值是决定膜相容性的一个重要因素。

强酸性或强碱性溶剂可能不会立即对膜造成损坏,但随着时间的推移会对膜产生影响。因此,只有高惰性膜(例如 PTFE)才适合高 pH 和低 pH 的样品。

深层过滤

就颗粒截留而言,过滤器分为两类:表面过滤器和深层过滤器。表面过滤器通常被称为膜,只在上表面截留颗粒。这些过滤器非常适合颗粒含量较低的样品。如果颗粒含量较高,很可能导致过滤器表面迅速堵塞。

将颗粒含量较高的样品推入表面过滤器(例如径迹刻蚀聚酯)可能会导致形成背压,并可能在足够大的力下造成穿透。而深层过滤器则非常适合用于颗粒含量较高的应用,可将颗粒截留在其纤维基质中。

由聚醚砜 (PES) 等材料制成的非对称深层过滤器的顶部具有开放式基质结构,底部采用更精细的基质结构。这种孔隙率梯度设计可首先截留大颗粒,然后作为下方较浓密材料的预过滤器,并保持物质流动性。

对于较难过滤的颗粒含量较高的样品(例如土壤样品),无纺布基质过滤器可提供大容量的精细过滤。例如,无纺布聚丙烯 (NWPP) 可提供针对颗粒的持久大容量过滤能力。

这些无纺布基质通常是具有分层结构的厚垫,可大程度减少堵塞。无纺布基质过滤器的其他材料选择包括玻璃纤维和纤维素。

蛋白质结合和样品提取物

除阻力和堵塞问题外,膜与样品的相容性也会影响滤液的成分。如果不相容性,在此处可能导致样品溶质被过滤器意外截留(蛋白质结合)或不需要的溶质经由过滤器材料或外壳被释放到样品中(提取物)。

某些亲水性材料,例如尼龙 (NYL) 和硝酸纤维素 (CN),有较高的蛋白质结合能力。这种特性使其不适合蛋白质回收和分析,如果使用则可能导致不一致或意外的结果。

而再生纤维素 (RC) 和醋酸纤维素 (CA) 几乎不与任何蛋白质结合,因此非常适合过滤含蛋白质的溶液。此外,RC 还具有广泛的溶剂相容性。在结合使用 PTFE 的情况下,RC 可充当一种通用材料,且非常实用。

可提取物是一种常见的指示膜与样品不相容的现象,会影响敏感的下游分析技术,例如超高效液相色谱 (UHPLC) 和高效液相色谱 (HPLC)。PTFE、聚偏二氟乙烯 (PVDF) 以及 RC 与 HPLC 中常用的多种溶剂相容,且产生的提取物含量较低。

我们编制了相容性表,其中列出了材料对常见溶剂的耐受性,可用于快速参考。根据相容性选择过滤材料,可最大限度降低过滤缓慢或无效、提取物导致样品受到污染的可能性,并最大限度提高过滤效率。


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