Los tubos de diálisis , también conocidos como tubos de Visking , son tubos de membrana semipermeable artificiales [1] que se utilizan en técnicas de separación y que facilitan el flujo de moléculas diminutas en solución mediante difusión diferencial. En el contexto de la investigación en ciencias de la vida, los tubos de diálisis se utilizan normalmente en la limpieza y el procesamiento de muestras de proteínas y muestras de ADN o muestras biológicas complejas como sangre o sueros. Los tubos de diálisis también se utilizan con frecuencia como material didáctico para demostrar los principios de difusión , ósmosis , movimiento browniano y el movimiento de moléculas a través de una membrana restrictiva. Para conocer los principios y el uso de la diálisis en un entorno de investigación, consulte Diálisis (bioquímica) .
La diálisis se produce en toda la naturaleza y los principios de la diálisis han sido explotados por los seres humanos durante miles de años utilizando membranas naturales de origen animal o vegetal. [2] [3] [4] El término diálisis se utilizó por primera vez de forma rutinaria con fines científicos o médicos a finales del siglo XIX y principios del XX, impulsado por el trabajo de Thomas Graham . Las primeras membranas artificiales producidas en masa adecuadas para la diálisis no estuvieron disponibles hasta la década de 1930, basadas en materiales utilizados en la industria del envasado de alimentos, como el celofán . En la década de 1940, Willem Kolff construyó el primer dializador (riñón artificial) y trató con éxito a pacientes con insuficiencia renal utilizando diálisis a través de membranas semipermeables. Hoy en día, los tubos de diálisis para aplicaciones de laboratorio vienen en una variedad de dimensiones y puntos de corte de peso molecular (MWCO) . Además de los tubos, las membranas de diálisis también se encuentran en una amplia gama de diferentes dispositivos preformateados, lo que mejora significativamente el rendimiento y la facilidad de uso de la diálisis.
Se producen diferentes tubos de diálisis o membranas planas y se caracterizan como diferentes puntos de corte de peso molecular (MWCO) que van desde 1 a 1.000.000 kDa. La determinación del MWCO es el resultado de la cantidad y el tamaño promedio de los poros creados durante la producción de la membrana de diálisis. El MWCO generalmente se refiere a la masa molecular promedio más pequeña de una molécula estándar que no se difundirá de manera efectiva a través de la membrana después de una diálisis prolongada. Por lo tanto, una membrana de diálisis con un MWCO de 10K generalmente retendrá >90% de una proteína que tenga una masa molecular de al menos 10 kDa. Los tamaños de poro generalmente varían de ~10 a 100 Angstroms para membranas de MWCO de 1K a 50K.
Es importante tener en cuenta que el MWCO de una membrana no es un valor definido con precisión. Las moléculas con masa cercana al MWCO de la membrana se difundirán a través de la membrana más lentamente que las moléculas significativamente más pequeñas que el MWCO. Para que una molécula se difunda rápidamente a través de una membrana, normalmente debe ser al menos 20 a 50 veces más pequeña que la clasificación MWCO de la membrana. Por lo tanto, no es práctico intentar separar una proteína de 30 kDa de una proteína de 10 kDa mediante diálisis a través de una membrana de diálisis con clasificación de 20 K. Los tubos de diálisis para uso en laboratorio suelen estar hechos de una película de celulosa regenerada o éster de celulosa. Sin embargo, las membranas de diálisis hechas de polisulfona , polietersulfona (PES), policarbonato grabado o colágeno también se utilizan ampliamente para aplicaciones específicas de tratamiento médico, de alimentos o de agua.
Las membranas, compuestas de celulosa regenerada o ésteres de celulosa, se fabrican mediante distintos procesos de modificación y reticulación de fibras de celulosa (derivadas de pulpa de madera o fibras de algodón) para formar películas con diferentes propiedades y tamaños de poro. Las variaciones en el proceso de fabricación cambian significativamente las propiedades y los tamaños de poro de las películas; dependiendo de las reticulaciones introducidas en la celulosa, se puede modular el tamaño de los poros. Si bien son similares en composición, la mayoría de las membranas basadas en celulosa que se fabrican actualmente no son necesariamente útiles para la diálisis. Las membranas basadas en celulosa también se utilizan ampliamente para aplicaciones que van desde envolturas de alimentos, películas o envolturas de "plástico". [5]
Para aplicaciones de diálisis, las membranas basadas en celulosa regenerada se extruyen como tubos o láminas y luego se secan. Con frecuencia se agrega glicerol como humectante para evitar el agrietamiento durante el secado y para ayudar a mantener la estructura de poro deseada . Las membranas de celulosa regenerada son muy hidrófilas y se hidratan rápidamente cuando se introducen en agua. Debido a su reticulación adicional, las membranas de celulosa regenerada tienen mejor compatibilidad química y estabilidad térmica que las membranas hechas de ésteres de celulosa. Las membranas de celulosa regenerada son más resistentes a los solventes orgánicos y a los ácidos y bases débiles o diluidos que se usan comúnmente en aplicaciones de proteínas y biología molecular. Las membranas basadas en ésteres de celulosa generalmente se suministran húmedas y vienen en una gama más amplia de MWCO. Los tamaños de poro son típicamente más consistentes en todas las membranas de acetato de celulosa.