Técnicas de Separación en el Laboratorio: Filtración, Decantación, Centrifugación y Electroforesis

Técnicas de separación

Las técnicas de separación sirven para separar los componentes de una mezcla aprovechando alguna diferencia entre ellos: tamaño de partícula, densidad, sedimentación, carga eléctrica, masa o movilidad. En este tema se abordan cuatro grandes técnicas: filtración, decantación, centrifugación y electroforesis.

1. Filtración

La filtración es una técnica física que separa los componentes de una suspensión según el tamaño de sus partículas. Se usa sobre todo para mezclas sólido-líquido, aunque también puede utilizarse en mezclas sólido-gas. Consiste en hacer pasar la mezcla por un filtro (material poroso) que retiene las partículas sólidas y deja pasar el líquido.

Tras el proceso se obtienen dos partes:

• Filtrado: Líquido que atraviesa el filtro.
• Torta o residuo: Partículas sólidas retenidas en el filtro.

Según la fuerza aplicada, existen dos tipos principales: filtración por gravedad y filtración al vacío, además de la filtración esterilizante.

1.1. Filtros

Un filtro retiene partículas mayores que sus poros. Si el filtro se llena demasiado, se dice que está colmatado, lo que impide el paso del líquido y puede romper el material.

Principales tipos de filtros:

• Filtros de papel: Los más habituales en el laboratorio.
  • Filtro cónico (liso o alemán): Se usa cuando interesa conservar la torta o residuo.
  • Filtro de pliegues (francés): Se usa cuando interesa conservar el filtrado; filtra más rápido por su mayor superficie de contacto.
• Filtros de vidrio molido o placas filtrantes: Alta resistencia química; poros entre 2 y 200 micras.
• Filtros de membrana: Discos de acetato o nitrato de celulosa con poros muy concretos. Ideales para filtración esterilizante al retener microorganismos.

1.2. Filtración por gravedad

Es el método más sencillo. El líquido atraviesa el filtro gracias a la gravedad. Se utiliza principalmente cuando interesa recoger el filtrado. Se recomienda el uso de una varilla de vidrio para verter la mezcla lentamente y evitar derrames.

1.3. Filtración al vacío

Se utiliza para acelerar el proceso cuando la gravedad es insuficiente o el proceso es demasiado lento. Material necesario: Embudo Büchner, papel de filtro, matraz Kitasato, adaptador de goma y sistema de vacío.

1.4. Filtración esterilizante

Sirve para eliminar microorganismos de sustancias termolábiles (que se dañan con el calor). Se realiza en cabina de seguridad biológica. Según el tamaño de poro, se clasifica en:

• Microfiltración: Retiene bacterias y sólidos.
• Ultrafiltración: Retiene virus y macromoléculas (proteínas).
• Nanofiltración: Retiene iones y moléculas pequeñas.

2. Decantación

Técnica física que separa mezclas según la densidad de sus componentes mediante la gravedad. Se aplica en:

• Suspensiones: Mezclas sólido-líquido (también llamada sedimentación o clarificación).
• Emulsiones: Mezclas líquido-líquido, utilizando un embudo de decantación.

3. Centrifugación

Técnica que separa componentes mediante la fuerza centrífuga. Acelera la sedimentación natural. Tras el proceso se obtienen:

• Sobrenadante: Componente de menor densidad (arriba).
• Precipitado o pellet: Componente de mayor densidad (abajo).

3.1. Funcionamiento y rotores

La velocidad se mide en rpm o, más correctamente, en RCF (fuerza g). Es vital equilibrar el rotor para la seguridad del equipo. Los tipos de rotores incluyen: angular (ángulo fijo), flotante (basculante) y vertical.

3.2. Tipos de centrífugas y centrifugación

• Según velocidad: Sobremesa, alta velocidad y ultracentrífugas.
• Según función: Microcentrífugas, citocentrífugas y microhematocrito.
• Tipos de centrifugación: Diferencial (según velocidad de sedimentación) y en gradiente de densidades (zonal o isopícnica).

4. Electroforesis

Técnica que separa biomoléculas (ADN, ARN, proteínas) según su movilidad en un campo eléctrico a través de una matriz porosa (gel). La separación depende de la carga, tamaño, forma y movilidad de la molécula.

4.1. Procedimiento y equipo

Se utiliza un tampón para conducir la electricidad y mantener el pH. El equipo consta de una cubeta con dos electrodos (cátodo negativo y ánodo positivo) y una fuente de alimentación. Los geles pueden ser horizontales (agarosa, para ácidos nucleicos) o verticales (poliacrilamida, para proteínas).

4.2. Revelado

Tras la migración, se realiza un revelado mediante tinción (ej. Azul de Coomassie para proteínas o Bromuro de etidio para ácidos nucleicos) para visualizar, fotografiar o cuantificar las bandas resultantes.