Simulación de estabilidad coloidal y tendencia a la agregación de nanoflores magnéticas en biofluidos
Autores: Neofytou, Panagiotis; Theodosiou, Maria; Krokidis, Marios G.; Efthimiadou, Eleni K.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Simulación de estabilidad coloidal y tendencia a la agregación de nanoflores magnéticas en biofluidos
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Simulación de procesos industriales
Palabras clave
Modelo de equilibrio de población
Nanoflores de óxido de hierro
Agregación
Teoría DLVO
Estabilidad coloidal
Estudio paramétrico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Se presenta un modelo de equilibrio de población para la agregación de nanoflores de óxido de hierro (IONfs). El modelo se basa en la técnica de pivote fijo y se valida con éxito para cuatro tipos de núcleos de agregación. La teoría extendida de Derjaguin, Landau, Verwey y Overbeek (xDLVO) también se emplea para evaluar la eficiencia de colisión de las partículas, lo cual es pertinente para la energía total de la interacción. Se realizaron experimentos de estabilidad coloidal en IONfs para dos casos de dispersante: solución acuosa de fosfato salino tamponado (PBS) y fluido corporal simulado (SBF). Las mediciones de dispersión de luz dinámica (DLS) después de 24 horas de incubación muestran un aumento significativo de tamaño en PBS simple, mientras que la presencia de proteínas en SBF evita la agregación mediante la formación de una corona de proteínas en las IONfs. Las simulaciones subsiguientes tienden a sobreestimar la tasa de agregación, lo cual se puede atribuir a la forma de flor de las IONfs, permitiendo así la aparición de irregularidades en la superficie de las partículas que promueven un potencial de energía desigual y obstaculizan la agregación. Un estudio paramétrico in silico sobre los efectos de la fuerza iónica muestra una dependencia prominente de la tasa de agregación en la salinidad del dispersante, subyacente al efecto de las fuerzas de repulsión, las cuales están casi ausentes en el caso de PBS, promoviendo la agregación. Además, el estudio paramétrico sobre el efecto de la energía potencial de van der Waals, dentro de los valores comunes de la constante de Hamaker para los óxidos de hierro, muestra que esta es casi inexistente para dispersantes de alta salinidad, mientras que la baja salinidad da una amplia gama de resultados, subrayando así la alta sensibilidad del modelo a los parámetros de energía potencial.
Descripción
Se presenta un modelo de equilibrio de población para la agregación de nanoflores de óxido de hierro (IONfs). El modelo se basa en la técnica de pivote fijo y se valida con éxito para cuatro tipos de núcleos de agregación. La teoría extendida de Derjaguin, Landau, Verwey y Overbeek (xDLVO) también se emplea para evaluar la eficiencia de colisión de las partículas, lo cual es pertinente para la energía total de la interacción. Se realizaron experimentos de estabilidad coloidal en IONfs para dos casos de dispersante: solución acuosa de fosfato salino tamponado (PBS) y fluido corporal simulado (SBF). Las mediciones de dispersión de luz dinámica (DLS) después de 24 horas de incubación muestran un aumento significativo de tamaño en PBS simple, mientras que la presencia de proteínas en SBF evita la agregación mediante la formación de una corona de proteínas en las IONfs. Las simulaciones subsiguientes tienden a sobreestimar la tasa de agregación, lo cual se puede atribuir a la forma de flor de las IONfs, permitiendo así la aparición de irregularidades en la superficie de las partículas que promueven un potencial de energía desigual y obstaculizan la agregación. Un estudio paramétrico in silico sobre los efectos de la fuerza iónica muestra una dependencia prominente de la tasa de agregación en la salinidad del dispersante, subyacente al efecto de las fuerzas de repulsión, las cuales están casi ausentes en el caso de PBS, promoviendo la agregación. Además, el estudio paramétrico sobre el efecto de la energía potencial de van der Waals, dentro de los valores comunes de la constante de Hamaker para los óxidos de hierro, muestra que esta es casi inexistente para dispersantes de alta salinidad, mientras que la baja salinidad da una amplia gama de resultados, subrayando así la alta sensibilidad del modelo a los parámetros de energía potencial.