Filtration des liquides en pharmacie

Filtration des liquides

• La filtration est une technique qui retient les particules (particulaires et/ou microbiennes) en suspension dans un liquide ou un gaz, à l'aide d'un réseau poreux ou d'une surface filtrante.
• Le liquide filtré est appelé filtrât.
• La filtration est une opération essentielle en pharmacie, permettant:
  • d'obtenir une solution limpide après les dissolutions ;
  • de récupérer un précipité ;
  • de vérifier la bonne dissolution d'un principe actif (PA) en vérifiant l'absence de particules sur le filtre ;
  • d'assurer la stérilité de certaines préparations.

Plan du cours

• Définition
• Intérêts
• Principe
• Types
• Mécanismes de rétention
• Les filtres
• Substances filtrantes
• Montage de filtration
• Contrôle de filtration
• Conclusion

I- Définition

• La filtration consiste à retenir les particules et/ou microbes en suspension dans un liquide ou un gaz à l'aide d'un réseau poreux ou d'une surface filtrante.
• Le fluide filtré s'appelle filtrât.

II- Intérêts

• Obtenir une solution limpide (sans particules en suspension) après dissolution
• Récupérer un précipité par filtration
• Vérifier la bonne dissolution d'un PA en vérifiant l'absence de particules sur le filtre
• Assurer la stérilité de certaines préparations

III- Principe

• Une surface filtrante est une paroi poreuse dont les pores interconnectés forment un réseau semblable à des capillaires.
• La rétention des particules se fait principalement par criblage ou tamisage, c'est-à-dire l'arrêt des particules dont le diamètre est supérieur aux pores du filtre.
• Des particules de taille inférieure aux pores sont également retenues par adsorption.

III- Types

• Selon la taille des particules :
  • Filtration clarifiante
  • Microfiltration
  • Ultrafiltration
  • Osmose inverse
• Note : Si l'objectif est d'éliminer les micro-organismes, la filtration stérilisante est utilisée.

IV- Mécanismes de rétention

• Criblage (mécanique): Le filtre retient les particules dont la taille est supérieure à celle des pores du filtre. Le risque de colmatage existe, il faut donc réduire la vitesse de filtration ou utiliser des préfiltres.
• Adsorption (physique): Rétention de particules dans les canaux du filtre par des interactions physiques entre les particules et le matériau filtrant, la rétention dépend du débit et de la pression. Il y a risque de compétition entre plusieurs matériaux adsorbables.
• Impact inertiel: Les particules quittant le flux du liquide en raison de leur inertie sont retenues dans les recoins du matériau filtrant.

V- Filtres

• Composés du milieu filtrant poreux + support.
• Plusieurs formes : membranes, feuilles, plaques, cartouche.
• 1-Types de filtres :
  • Filtre en profondeur : Épaisseur > mm, obtenu par compactage de matériau fibreux ou pulvérulent. Rétention principalement par adsorption.
  • Filtres écrans (membrane) : Très faible épaisseur (de 100 à 150 µm), rétention par criblage, caractérisés par une porosité élevée.

VI- Substances filtrantes

• Fibres de cellulose : Les plus utilisées, extraites de coton, tissus végétaux. Fibres de coton, tissus, plaques, disques et papiers filtrants de diverses formes et épaisseurs. Utilisables secs ou imprégnés d'eau ; stérilisables à la vapeur d'eau.
• Fibres de laine : Constituent des réseaux moins serrés pour des filtrations à grand débit.
• Filtres de matière synthétique : Polyamides, polyuréthanes, polyesters. Très résistants, faciles à confectionner ; cèdent peu de fibres. Certaine types sont stérilisables.
• Membranes organiques : Dérivées de la cellulose (essentiellement l'ester de cellulose). Très utilisées pour la filtration stérilisante et clarifiante ; caractérisées par des pores bien définis et un haut débit. Assurent une porosité pouvant atteindre 80%. Stérilisables dans de l’eau chaude.
• Verre fritté : Très utilisés car chimiquement inertes. Réseau rigide et poreux de charge électrique négative. Constitué par soudure entre particules de verre.

VII- Montage de filtration

• 1- Filtration par gravité : Passage du liquide à travers le filtre par gravité par un entonnoir.
• 2- Filtration sous pression : Utilisation d'une force centrifuge ou d’air/gaz comprimé. Filtres cartouches et membranes.
• Filtres presses : Utilisés en industrie, pour les grand volumes, ils sont constitués de plusieurs plateaux avec des réseaux filtrants maintenus par un système de serrage.
• 3- Filtration par dépression (Sous vide) : Utilisation d'une pompe à vide avec des filtres de type Büchner (porcelaine) ou en verre fritté.

VIII- Contrôle de la filtration

• 1- Avant la filtration :
  • Essai d'intégrité des filtres (point de bulle) : application de pression d'air sur un filtre humide; observation d'une formation de bulles indique l'absence de fuites dans le filtre et sa porosité.
  • Test de diffusion: une pression constante est appliqué au filtre humide et un flux d'air est mesuré.
• 2- Pendant la filtration :
  • Mesure du débit pour surveiller l'apparition du colmatage (augmentation de la pression) ou d'une altération du filtre (baisse de débit).
• 3- Après la filtration :
  • Vérification du point de bulle
  • Absence de particules en suspension.
  • Pas d'adsorption importante du PA par le filtre (dosage).
  • Recherche d’impuretés solubles.

Conclusion

• La filtration pharmaceutique a beaucoup évolué grâce aux progrès technologiques et à la découverte de nombreux matériaux filtrants.
• Des fabricants fournissent des filtres pour résoudre les problèmes de purification des liquides, c'est important pour la recherche et la production pharmaceutique.