Como a qualidade e propriedades do filtro interferem na performance e segurança das corridas cromatográficas

Esta é a era onde muito se fala sobre aumento de produtividade nos laboratórios analíticos. E, para satisfazer as demandas dos pesquisadores e indústrias por mais informações sobre suas amostras, os fabricantes de HPLC, UHPLC, LC/MS e GC/MS constantemente desenvolvem novas tecnologias que melhoram a sensibilidade dos resultados e aumentam a velocidade da análise. A indústria farmacêutica em particular, é orientada para criar maneiras novas e mais eficientes de descobrir, desenvolver, fornecer e monitorar medicamentos, enfrentando grandes desafios para reduzir o tempo das metodologias analíticas utilizadas na rotina e ao mesmo tempo garantir produtividade de excelência.1

Acompanhando essas novas tecnologias está a necessidade de amostras de maior pureza e fase móvel mais limpa, as quais podem ser obtidas através do correto preparo antes da análise.

A cromatografia é sem dúvidas uma das técnicas analíticas mais utilizadas para identificar, quantificar e monitorar substâncias em uma amostra. Devido à alta sensibilidade exigida, o preparo adequado da amostra e fase móvel são essenciais para garantir cromatogramas reprodutíveis e seguros. Considerando as diversas técnicas de preparo de amostra existentes, a filtração é uma das mais utilizadas; no entanto, apesar de ser relativamente comum e fácil, a escolha do filtro a ser utilizado é de extrema importância para que o mesmo não se torne uma ameaça aos resultados obtidos e aos consumíveis utilizados, isto é, a coluna cromatográfica e ao equipamento.1,2

Uma infinidade de filtros com diferentes tamanhos de poro e composição estão disponíveis no mercado para uso em várias aplicações. O uso sem critério ou falta de conhecimento da compatibilidade dos filtros com a amostra ou solução a ser filtrada pode introduzir alterações na qualidade ou quantidade do produto.3

Durante o processo de filtração alguns mecanismos e propriedades devem ser analisados cuidadosamente para que a escolha do filtro certo ocorra, como: construção do poro e porosidade, taxa de adsorção, compatibilidade química e extraíveis.1,3

A primeira propriedade crítica a se analisar em um filtro é o seu poro. O poro é definido como a abertura que permite uma certa permeabilidade e seu tamanho nunca é cilíndrico e perfeito, e sim irregular. O tamanho do poro fornece uma informação geral sobre a retenção das partículas de um determinado filtro. A morfologia do poro pode variar de fabricante para fabricante, dependendo do processo de produção utilizado. Dessa forma, dados sobre as taxas de retenção devem ser informados pelo fornecedor como forma de assegurar o resultado esperado por sua especificação e garantir a proteção dos consumíveis utilizados durante a metodologia analítica, como por exemplo, a coluna cromatográfica, a qual pode ser danificada caso o filtro escolhido não retenha suficientemente as partículas esperadas. Atrelado ao tamanho do poro, há também o conceito de porosidade, a qual é definida como a quantidade de poros presentes por cm2 do filtro. Quanto maior a porosidade, maior o fluxo de filtração e menor a velocidade de entupimento. Essa propriedade também pode variar de fabricante para fabricante, sendo importante analisar a especificação em busca de otimizações para o processo de filtração.3,4

Outro mecanismo muito importante é a taxa de adsorção.  A adsorção geralmente ocorre devido a interações não polares fracas entre o analito e a superfície do filtro. Filtros podem adsorver componentes de formulação, tais como o próprio ativo farmacêutico, conservantes e outros excipientes que possam levar à falha terapêutica ou toxicidade devido ao resultado errado da taxa de recuperação. Diferentes filtros possuem características diferentes de adsorção se o analito é uma proteína, um peptídeo ou uma pequena molécula. No caso das proteínas por exemplo, o filtro de PVDF terá a mínima adsorção, enquanto filtros de Nylon adsorvem o máximo do analito na superfície do filtro. Para moléculas pequenas o Nylon também apresenta altíssimas taxas de adsorção. As taxas de adsorção para filtros de outros materiais irão variar dependo do analito.3,4

A compatibilidade química entre o filtro e a solução a ser filtrada, seja ela a amostra ou fase móvel, é mais uma propriedade que deve ser avaliada com atenção. Em casos extremos um filtro pode se dissover completamente em um solvente ou diluente incompatível. Frequentemente, um filtro que é incompatível com o solvente libera particulados para a amostra, o que impacta a sensibilidade e resolução da análise. Por isso, é fundamental realizar testes e/ou pesquisas para averiguar a compatibilidade química do solvente ou amostra a ser filtrada com os filtros disponíveis. Polipropileno e PTFE hidrofílico são os filtros que possuem o maior range de compatibilidade química.3,4

Em conjunto com todas estas propriedades a serem avaliadas para a escolha do filtro certo, o índice de extraíveis e lixiviáveis também é relevante. Vários processos estão envolvidos na fabricação de filtros como o uso de diferentes ingredientes dependendo do tipo de aplicação e estes podem ser extraídos e adicionados ao produto após a filtração. Extraíveis podem entupir a coluna cromatográfica, elevar a pressão do sistema ou ainda eluir como um pico distinto no cromatograma ou co-eluir com o analito de interesse, prejudicando a quantificação. O nível de extraíveis pode ser reduzido ao realizar a pré-rinsagem do filtro com a própria amostra ou solvente a ser filtrado. Quando esta etapa não puder ser realizada por causa do volume reduzido de amostra, é recomendado utilizar filtros que inerentemente apresentam um baixo índice de extraíveis e baixa taxa de adsorção. Um filtro que combina estas duas propriedades é o PTFE hidrofílico.3,4

Em resumo, existem muitos materiais e dispositivos de filtração configurados para atender aplicações específicas. Para ter o filtro como aliado e protetor da análise cromatográfica é importante levar em consideração várias variáveis, assim como a expertise do fabricante, uma vez que filtros de mesmo material de construção porém de fabricantes distintos podem apresentar resultados diferentes para as propriedades discutidas neste artigo.4 Alguns filtros podem exibir uma perda imprevisível da integridade da membrana, dependendo da qualidade de sua fabricação, permitindo que as partículas passem e contaminem e/ou entupam a cara coluna de HPLC.4 Assim, a seleção de filtros de alta qualidade e com as corretas propriedades para o preparo de amostra e fase móvel são críticos para assegurar resultados reprodutíveis, proteger a coluna cromatográfica e o equipamento, garantindo, assim a máxima segurança e produtividade do laboratório analítico.

Com a compra da Millipore em 2010, a Merck é uma empresa que apresenta mais de 50 anos de expertise em soluções de filtração. Conheça mais detalhes no website da empresa.

Referências:

1 – “Enhancing Productivity in the Analytical Laboratory Through the Use of Ultra Fast-HPLC in Preformulation/Formulation Development”; Rosario LoBrutto, Alexey Makarov, Anton Jerkovich, Raymond McGill, Yuri Kazakevich & Richard Vivilecchia; Journal of Liquid Chromatography & Related Technologies , Pages 2253-2285 | Published online: 07 Aug 2008, doi.org/10.1080/10826070802279467.

2 – “Separation techniques: Chromatography”, Ozlem Coskun, North Clin Istanb. 2016; 3(2): 156–160. Published online 2016 Nov 11. doi: 10.14744/nci.2016.32757.

3 – “Filters and Filtration: A Review of Mechanisms That Impact Cost, Product Quality and Patient Safety”; Sumitra A. Pillai, Dhawal Chobisa1 Dileep Urimi, Nagasuri Ravindra, Sumitra A. Pillai et al /J. Pharm. Sci. & Res. Vol. 8(5), 2016, 271-278.

4 – “Proper Sample Prep Ensures HPLC Success,” Vivek Joshi (Principal Research Scientist, EMD Millipore), Chromatography Techniques, September 2014.

Por Amanda A. Baumgartner, Field Marketing Application Specialist – Brazil Chromatography & Sample Preparation Life Science | Research & Applied

 

Tags:

cromatografia, filtração, laboratórios analíticos, medicamentos, Merck

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