2) максимальную молекулярную массу вещества, которое проходит через мембрану
3) максимальный размер пор мембраны
4) молекулярную массу вещества, которое задерживается мембраной (+)
Точка отсечения мембраны (molecular weight cut-off, MWCO) — это номинальная молекулярная масса растворённого вещества, которое мембрана задерживает с высокой эффективностью; в стандартных испытаниях обычно ориентируются примерно на 90% задержания. Поэтому правильным является определение, связывающее cut-off с молекулярной массой задерживаемого вещества. Это не абсолютная граница: молекулы, близкие к пороговому значению, могут частично проходить в зависимости от условий фильтрации.
Прохождение через мембрану определяется не только молекулярной массой, но и гидродинамическим размером, формой и зарядом молекулы, материалом мембраны, распределением пор, трансмембранным давлением и концентрационной поляризацией. Размер пор является физической характеристикой мембраны, тогда как MWCO — функциональный показатель её разделяющей способности. Поэтому cut-off нельзя корректно трактовать как минимальный или максимальный размер пор либо как строго установленную максимальную массу вещества, способного пройти через мембрану.
В трансфузиологии этот принцип особенно важен при плазмофильтрации и каскадной плазмофильтрации. Подбирая мембрану с определённым MWCO, можно преимущественно удерживать высокомолекулярные белки, иммунные комплексы и другие патологические макромолекулы, одновременно пропуская воду, электролиты и белки меньшей молекулярной массы, например альбумин. При лейкофильтрации механизм иной: удаление лейкоцитов основано преимущественно на глубинной фильтрации, адгезии и различиях в деформируемости клеток, поэтому к ней напрямую не применяют критерий MWCO для растворённых веществ.
| Метод или тип мембраны | Ориентировочный диапазон разделения | Преимущественно проходит | Преимущественно задерживается | Практическое значение |
|---|---|---|---|---|
| Микрофильтрация | Поры примерно 0,1–10 мкм | Вода, электролиты, большинство растворённых белков | Клетки крови, крупные частицы, часть микроорганизмов | Разделение клеточной и плазменной фаз; удаление крупных частиц |
| Ультрафильтрация | MWCO ориентировочно 1–1000 кДа | Вода, ионы и молекулы ниже номинального cut-off | Макромолекулы и белки выше пороговой молекулярной массы | Фракционирование плазменных белков и концентрирование растворов |
| Диализ | Обычно MWCO около 1–100 кДа, зависит от мембраны | Низкомолекулярные вещества, диффундирующие по градиенту концентрации | Крупные белки и клеточные компоненты | Удаление малых метаболитов и электролитов; ведущий механизм — диффузия |
| Нанофильтрация | Поры порядка 0,5–2 нм | Вода и часть низкомолекулярных соединений | Крупные органические молекулы и многие многовалентные ионы | Более тонкое молекулярное разделение по сравнению с ультрафильтрацией |
| Обратный осмос | Очень плотная мембрана, эффективный размер пор менее 1 нм | Преимущественно вода | Большинство солей, белков, клеток и органических молекул | Глубокое обессоливание и очистка жидкостей под высоким давлением |
| Каскадная плазмофильтрация | MWCO второй мембраны подбирают индивидуально | Альбумин и низкомолекулярные компоненты плазмы — при соответствующем подборе | Иммуноглобулины, иммунные комплексы и другие высокомолекулярные белки | Селективное удаление патологических макромолекул с уменьшением потери альбумина |
| Лейкофильтрация | Не характеризуется стандартным MWCO для растворённых веществ | Плазма и растворённые низкомолекулярные компоненты | Лейкоциты и часть клеточных агрегатов | Основной механизм — глубинная фильтрация, адгезия и механическое удержание клеток |
MWCO следует рассматривать как номинальный, а не абсолютный порог селективности мембраны. При выборе мембраны учитывают не только молекулярную массу целевого вещества, но и его форму, заряд, взаимодействие с материалом мембраны и необходимый объём потери плазменных белков. Для оценки работы мембраны используют коэффициент просеивания: отношение концентрации вещества в пермеате к его концентрации в исходном растворе. Чем ниже этот показатель для конкретной макромолекулы, тем эффективнее она задерживается.