Мембранные ультрафильтры

Мембранные ультрафильтры — это ультрафильтрующие мембраны, изготовленные из коллоидных растворов нитроцеллюлозы, поликарбонатов или других веществ. Они используются для концентрации вирусов, бактерий, грибов и других клеток, а также для очистки жидкостей от них.

Структура мембранного ультрафильтра представляет собой многослойную систему ячеек с «проломленными» стенками, которые образуют поры. Фильтровальный материал для прочности укрепляют текстильной вкладкой или металлической сеткой. Мембранные ультрафильтры обладают высокой механической прочностью, химической устойчивостью и низкой гигроскопичностью.

В лабораторной практике применяли различные марки фильтров:

  • Поликарбонатные «Нуклеопор» (США).
  • Нитроцеллюлозные «Сынпор» (Чехия).
  • Мембранные ультрафильтры Мытищинского комбината.
  • Ацетатцеллюлозные «Владипор» (Казанское объединение «Тасма»).

Размеры пор наиболее часто используемых фильтров «Владипор» (в микрометрах, мкм):

  • № 1 — 0,05–0,15
  • № 2 — 0,15–0,25
  • № 3 — 0,25–0,35
  • № 4 — 0,35–0,45
  • № 5 — 0,45–0,55
  • № 6 — 0,55–0,65
  • № 7 — 0,65–0,75
  • № 8 — 0,75–0,85
  • № 9 — 0,85–0,95
  • № 10 — 0,95 и больше

Применение фильтров разных марок

  • Для концентрации бактерий и очистки жидкостей:

    • «Сынпор» — № 5, 6, 7.
    • «Владипор» — № 6, 7, 8.
    • Мытищинские — № 6.
    • «Нуклеопор» — с диаметром пор 3 и 5 мкм.

  • Для концентрации вирусов:

    • «Сынпор» — № 7, 8, 9, 10.
    • «Владипор» — № 1–4.

Этапы микрофильтрации

  1. Выбор фильтра. Подбор мембранного ультрафильтра в соответствии с задачами исследования (размер удерживаемых частиц, химическая стойкость).

  2. Осмотр. Визуальная проверка фильтра на отсутствие механических повреждений.

  3. Стерилизация. Проводится одним из методов:

    • Двукратное кипячение в течение 15–20 минут.
    • Обработка текучим паром в чашке Петри между двумя листами фильтровальной бумаги в течение 30 минут.
    • Автоклавирование при давлении 0,5 атм в течение 15–20 минут.
    • Обработка в газовой камере, содержащей 10% этиленоксида и 90% углекислого газа, в течение 180 минут.
    • Погружение в 2% раствор формальдегида на 24 часа или выдерживание в эксикаторе с его парами в течение того же времени.
    • Обработка ультрафиолетовыми лучами (УФЛ).
    • Для фильтров «Владипор» рекомендовалась стерилизация кипячением на слабом огне 10–15 минут в сосуде, на дне которого помещался «сторож» для молока (предохранитель от выкипания).

  4. Установка фильтра. Стерильным пинцетом фильтр укладывают в стерильный фильтровальный аппарат глянцевой стороной вверх.

  5. Фильтрация. Процесс проводят, создавая положительное или отрицательное давление. Объём фильтруемой жидкости должен быть не менее 20 мл.

  6. Обработка после фильтрации.

    • Если цель — очистка жидкости от бактерий, использованный фильтр выбрасывают в дезинфицирующий раствор.
    • Если цель — концентрация бактерий, фильтр помещают нижней стороной на поверхность плотной питательной среды или сворачивают и погружают в жидкую питательную среду для последующего роста микроорганизмов.

Современный контекст

Мембранная фильтрация остаётся ключевым методом в микробиологии, вирусологии и биофармацевтике. Современные мембранные фильтры изготавливаются из более широкого спектра материалов, включая поливинилиденфторид (ПВДФ), полиэфирсульфон (ПЭС) и гидрофилизированный нейлон, что расширяет их химическую стойкость и совместимость с различными средами. Классификация по размеру пор стала более стандартизированной, часто используются термины «микрофильтрация» (0,1–10 мкм, для бактерий), «ультрафильтрация» (0,001–0,1 мкм, для вирусов, белков) и «нанофильтрация». Методы стерилизации также эволюционировали: автоклавирование и стерилизующая фильтрация стали основными, в то время как использование токсичных веществ, таких как формальдегид и этиленоксид, в рутинной практике сократилось из-за требований безопасности. Многие упомянутые в оригинальном тексте торговые марки («Сынпор», «Владипор») могут быть сняты с производства или заменены современными аналогами от международных производителей (Merck Millipore, Sartorius, Pall Corporation, Whatman).