การเตรียมตัวอย่างโดยการกรอง

ขึ้นอยู่กับวิธีการกรองที่ใช้ อนุภาคหรือโมเลกุลจะถูกแยกออกจากกันตามคุณสมบัติ เช่น ขนาด รูปร่าง หรือประจุไฟฟ้า ของเหลวที่ผ่านตัวกรองจะถูกเรียกว่า 'น้ำกรอง' และวัสดุที่ถูกรวบรวมหรือกักเก็บไว้จะถูกเรียกว่า 'น้ำยาง' หรือ 'ตะกอน'

• การกรองแบบออสโมซิสย้อนกลับ (การแยกไอออน) แยกไอออนหรือโมเลกุลโดยใช้เยื่อหรือตัวกั้นกึ่งซึมผ่านได้ การกดดันที่กระทำจะเอาชนะแรงดันออสโมซิสและบังคับให้ตัวทำละลายเคลื่อนที่จากบริเวณที่มีความเข้มข้นของสารละลายสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นของสารละลายต่ำ การกรองแบบรีเวิร์สออสโมซิสจะปฏิเสธสารอินทรีย์ในปริมาณสูง ยกเว้นอนุภาค และเกลือมากกว่า 99% การประเมินประสิทธิภาพของเมมเบรนโดยทั่วไปจะอ้างอิงจากการกักเก็บโซเดียมคลอไรด์ (ขนาด <0.001 µm, <100 ดาลตัน)
• อัลตราฟิลเตรชัน (การแยกโมเลกุลขนาดใหญ่) แยกอนุภาคและโมเลกุลที่ละลายจากของเหลวตามขนาดของอนุภาค อัลตราฟิลเตรชันใช้สำหรับการเพิ่มความเข้มข้น การแยกส่วน การกำจัดเกลือ และการแลกเปลี่ยนบัฟเฟอร์ การกำหนดค่ามาตรฐานทั่วไปคือขีดจำกัดน้ำหนักโมเลกุลตามชื่อ (NMWL) ระหว่าง 1-1000 กิโลดาลตัน
• การกรองแบบไมโครพอร์ (ไมโครฟิลเตรชัน) ใช้สำหรับการกักเก็บ/การคัดกรองอนุภาคและการฆ่าเชื้อ เนื่องจากสามารถแยก/กำจัดอนุภาคและสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก เช่น แบคทีเรียและเซลล์ ตามขนาดของอนุภาค ขนาดของรูพรุนโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 0.025-10 µm และมีการจัดระดับเป็นแบบค่าประมาณ (nominal) (~98% การกักเก็บ) หรือแบบสัมบูรณ์ (absolute) (100% การกักเก็บของขนาดเท่ากับขนาดของรูพรุนที่ระบุ)
• ตัวกรองการทำให้บริสุทธิ์ใช้สำหรับการกรองก่อนการกรองและการวิเคราะห์อนุภาค เนื่องจากสามารถเก็บกัก/กำจัดอนุภาคขนาดใหญ่, กลุ่มอนุภาค, และเศษซากตามขนาดได้ อาจใช้เป็นตัวกรองขั้นต้นก่อนการกรองแบบไมโคร ตัวกรองการทำให้บริสุทธิ์มักมีขนาดรูพรุน >5 µm. เก็บกักไว้

การใช้งานการกรอง
ทั่วไป

• การกำจัดฝุ่นละอองทั่วไป
• การเตรียมตัวอย่างสำหรับเทคนิคการวิเคราะห์ เช่น HPLC, UHPLC, โครมาโตกราฟีไอออน, โครมาโตกราฟีแก๊ส และการทดสอบการละลาย
• การฆ่าเชื้อของสารเติมแต่งในการเพาะเลี้ยงเซลล์
• การเข้มข้นของโปรตีน, กรดนิวคลีอิก และโพลีเมอร์
• การแยกโมเลกุลชีวภาพภายในตัวอย่าง
• การเตรียมบัฟเฟอร์
• การบำบัดน้ำ

การกรองเป็นขั้นตอนสำคัญในการเตรียมตัวอย่างก่อนการวิเคราะห์ด้วยโครมาโทกราฟีที่มีความไวสูง เช่น HPLC และ LC-MS อนุภาคในตัวอย่างสามารถรบกวนการวิเคราะห์ด้วยโครมาโทกราฟีของของเหลว แก๊ส และไอออน โดยอาจอุดตันคอลัมน์หรือหัวคอลัมน์ หรือก่อให้เกิดยอดสัญญาณของสารปนเปื้อน ("ghost peaks") บนโครมาโตแกรม การกรองตัวอย่าง, ตัวทำละลาย และบัฟเฟอร์อย่างถูกต้อง จะช่วยให้ได้ผลการวิเคราะห์ที่มีคุณภาพสูงขึ้น และมีความสม่ำเสมอมากขึ้น นอกจากนี้ยังช่วยเพิ่มเวลาการทำงานของเครื่องมือ และยืดอายุการใช้งานของคอลัมน์

ประเภทของกระบวนการกรองและขั้นตอน

มีตัวกรองหลายชนิดที่มีองค์ประกอบของวัสดุกรองที่แตกต่างกัน ซึ่งแต่ละชนิดถูกออกแบบมาเพื่อการใช้งานเฉพาะ การเลือกตัวกรองขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ รวมถึง:

• ขนาดของอนุภาคหรือโมเลกุลที่ต้องการคัดออกหรือรวมไว้
• องค์ประกอบทางเคมีของตัวอย่าง
• ความเข้ากันได้ของวัสดุกรองกับตัวอย่างหรือสารละลาย
• ตัวอย่างความหนืด

ตัวกรองสามารถทำจากวัสดุต่าง ๆ ได้ เช่น กระดาษ ผ้า สำลี แอสเบสตอส ขี้แร่หรือใยแก้ว ดินเผาที่ไม่เคลือบ ทราย หรือวัสดุที่มีรูพรุนอื่น ๆ ตัวกรองเมมเบรนมักทำจากพอลิเมอร์สังเคราะห์ (เช่น PTFE ที่ผ่านกระบวนการไฮโดรฟิลิก, PVDF, ไนลอน, PES)

สามารถใช้อิทธิพลต่าง ๆ ได้เพื่อขับเคลื่อนกระบวนการกรอง การกรองสามารถขับเคลื่อนได้โดยแรงโน้มถ่วงอย่างง่ายโดยใช้ฟิลเตอร์และกรวย, ทำด้วยมือเช่นการกรองด้วยไซริงจ์, หรือโดยแรงเหวี่ยง ในกรณีของการกรองที่ขับเคลื่อนด้วยสุญญากาศ, ปั๊มสุญญากาศจะถูกใช้เพื่อดึงของเหลวผ่านฟิลเตอร์อย่างรวดเร็ว