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Filtrazione sterile

1880
  • Charles Chamberland
Sterile filtration apparatus for microbiological applications in a cleanroom setting.

Un metodo di sterilizzazione fisica che rimuove i microrganismi da liquidi e gas facendoli passare attraverso un filtro con una dimensione dei pori sufficientemente piccola da trattenere i microbi. Una dimensione dei pori comune per la filtrazione sterilizzante è di 0,22 micrometri (µm), che rimuove efficacemente la maggior parte dei batteri. Questa tecnica non uccide i microrganismi ma li separa fisicamente, rendendola ideale per soluzioni termolabili.

Sterile filtration is a unique sterilization metodo because it does not inactivate or kill microorganisms but rather physically removes them from a fluid (liquid or gas). The process relies on a membrane filter, a thin layer of semi-permeable material engineered with a specific pore size distribution. For sterilization, a filter with a nominal pore rating of 0.22 micrometers (µm) or smaller is typically used. This size is chosen based on the dimensions of the smallest known free-living bacteria, such as Brevundimonas diminuta, which is often used as the challenge organism for validating sterilizing-grade filters. As the fluid is forced through the filter by positive pressure or vacuum, the pores allow the fluid molecules to pass through but are small enough to trap bacteria and other microorganisms on the filter’s surface. The primary mechanism of retention is size exclusion, but other effects like electrostatic attraction and tortuous path interception can also contribute to capture. This method is indispensable for solutions containing heat-labile components, such as proteins, enzymes, vaccines, and certain antibiotics, which would be denatured or destroyed by heat-based methods like autoclaving. It is considered a non-destructive sterilization technique. However, it has limitations. It cannot remove all viruses, as many are smaller than 0.22 µm, nor can it remove dissolved endotoxins or pyrogens. The process must also be conducted under aseptic conditions to prevent recontamination of the filtered fluid downstream of the filter.

The history of filtration for microbial removal dates back to the late 19th century. In 1884, Charles Chamberland, an associate of Louis Pasteur, developed the Chamberland filter made of unglazed porcelain. This device was instrumental in early virology; it was used by Dmitri Ivanovsky in 1892 and Martinus Beijerinck in 1898 to demonstrate that the agent causing tobacco mosaic disease was smaller than any known bacterium, as it could pass through the filter. They called this new class of infectious agent a ‘filterable virus.’ These early filters were effective but slow and brittle. The technology evolved significantly throughout the 20th century with the development of modern membrane filters made from materials like cellulose esters, nylon, and polysulfone. These new materials allowed for the creation of filters with highly controlled pore sizes, greater durability, and higher flow rates, making sterile filtration a reliable and scalable process for the pharmaceutical, biotechnology, and food and beverage industries.

UNESCO Nomenclature: 2401
– Microbiology

Tipo

Physical Process

Disruption

Substantial

Utilizzo

Widespread Use

Precursors

  • louis pasteur’s work on fermentation and germ theory
  • progressi nella scienza della porcellana e dei materiali
  • la necessità di isolare batteri e virus dai liquidi

Applicazioni

  • sterilizzazione di prodotti farmaceutici sensibili al calore come vaccini e soluzioni proteiche
  • purificazione dell'acqua nei laboratori e nella produzione
  • air filtration in cleanrooms and biological safety cabinets (hepa filters)
  • chiarificazione e sterilizzazione di bevande come birra e vino

Brevetti:

NA

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