Modelo Físico-Matemático para la Estimación del Tamaño de Partículas en Suspensiones Coloidales de Baja Dilución
Palabras clave:
tamaño de partículas, nanopartículas, suspensiones coloidales, medio turbio, esparcimiento MieResumen
El conocimiento del tamaño de partículas del orden de las micras o los nanómetros en suspensiones, ofrece una gran cantidad de información para un amplio rango de aplicaciones biológicas y biomédicas tales como el desarrollo de biopolímeros, evaluación de la eficiencia de antibióticos y medicamentos contra el cáncer. En estas investigaciones se tiene como factor común la necesidad de estimar el tamaño promedio de un gran número de partículas en suspensiones coloidales, las cuales son conocidas como medios turbios por sus características ópticas. Las metodologías basadas en el esparcimiento Mie son muy utilizadas debido a que sus implementaciones son económicas con respecto a otras metodologías y es válida siempre y cuando se considere que el medio está compuesto por partículas esféricas dieléctricas transparentes y la suspensión sea altamente diluida. Estos métodos se basan en el contraste de medidas experimentales con resultados de modelos teóricos de la intensidad de la luz esparcida por el medio. En esta contribución presentamos un modelo físico-matemático que surge a partir de la aplicación en conjunto del modelo de esparcimiento Mie con el modelo analítico de migración de fotón, para la estimación del tamaño de partículas en medios turbios de baja dilución.
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Referencias bibliográficas
[1] W. C. Wimley y K. Hristova, «Antimicrobial Peptides Successes, Challenges and Unanswered Questions,» J Membrane Biol, vol. 239, p. 27–34, 2011.
[2] N. Buron, M. Porceddu, M. Brabant, D. Desgue, C. Racoeur, M. Lassalle, C. Péchoux, R. Rustin, E. Jacotot y A. Borgne-Sanchez, «Use of Human Cancer Cell Lines Mitochondria to Explore the Mechanisms of BH3 Peptides and ABT-737-Induced Mitochondrial Membrane Permeabilization,» PLoS ONE, vol. 5, nº 3, p. e9924, 2010.
[3] J. K. Armstrong, R. B. Wenby, H. J. Meiselman y T. C. Fisher, «The Hydrodynamic Radii of Macromolecules and Their Effect on Red,» Biophysical Journal, vol. 87, p. 4259–4270, 2004.
[4] S. Asakura y F. Oosawa, «Interaction between Particles Suspended in Solutions of Macromolecules,» Journal of Polymer Science, vol. 33, pp. 183-192, 1958.
[5] O. Baskurt, B. Neu y J. Herbert, Red Blood Cell Aggregation, USA: CRC Press, 2012.
[6] R. M. Bauersachs, R. B. Wenby y H. J. Meiselman, «Determination of specific red blood cell aggregation indices via an automated system,» Clin. Hemorheol, vol. 9, pp. 1-25, 1989.
[7] S. K. Brar y M. verma, «Measurement of nanoparticles by light-scattering techniques,» Trends in Analytical Chemistry, vol. 30, nº 1, pp. 1-17, 2011.
[8] C. F. Bohren y D. R. Huffman, Absorption and Scattering of Light by Small Particles, USA: WILEY-vCH v erlag GmbH & Co. KGaA, 1998.
[9] M. I. Mishchenko, J. W. Hovenier y L. D. Travis, Light Scattering by Nonspherical Particles, USA: Academic Press, 2000.
[10] Y. Hui, Z. Gang, D. Shu-Guang, Z. Ren-Jie y M. Ping-An, «Dynamic light back-scattering with polarization gating and Fourier spatial filter for particle sizing in concentrated suspension,» Optica Applicata, vol. 40, nº 4, pp. 819-826, 2010.
[11] A. Doronin y I. Meglinski, «Peer-to-peer Monte Carlo simulation of photon migration in topical applications of biomedical optics,» Journal of Biomedical Optics, vol. 17, nº 9, p. 090504, 2012.
[12] J. Zhu, K. S. Ozdemir, Y.-F. Xiao, L. Li, L. He, D.-R. Chen y L. Yang, «On-chip single nanoparticle detection and sizing by mode splitting in an ultrahigh-Q microresonator,» Nature Photonics, vol. 4, pp. 46-49, 2010.
[13] H. Auweter y D. Horn, «Fiber-Optical Quasi-elastic Light Scattering of Concentrated Dispersions,» Journal of Colloid and Interface Science, vol. 105, nº 2, pp. 399-409, 1985.
[14] W. Tscharnuter, «Photon Correlation Spectroscopy in Particle Sizing,» Encyclopedia of Analytical Chemistry, p. 5469–5485, 2000.
[15] H. C. van de Hulst, Light Scattering by Small Particles, USA: Dover Publications, Inc., 1981.
[16] C. Troiber, J. C. Kasper, S. Milani, M. Scheible, I. Martin, F. Schaubhut, S. Küchler, J. Rädler, F. C. Simmel, W. Friess y E. Wagner, «Comparison of four different particle sizing methods for siRNA polyplex characterization,» European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, vol. 84, p. 255–264, 2013.
[17] J. Wu, F. Partovi, M. Feld y R. Rava, «Diffuse reflectance from turbid meduia - an analytical model of photon migration,» Applied Optics, vol. 32, nº 7, p. 1121, 1993.
[18] N. Ghosh, S. Mjumder y P. Gupta, «Fluorescence depolarization in a scattering medium: Effect of size parameter of a scatter,» PHYSICAL REVIEW E, vol. 65, pp. 026608-1, 026608-5, 2002.
[19] J. Wu, M. Feld y R. Rava, «Analytical model for extracting intrinsic fluorescence in turbid media,» Applied Optics, vol. 32, nº 19, pp. 3585-3595, 1993 .
[20] J. Lakowicz, Principles of Fluorescence Spectroscopy, Tercera ed., Springer, 2006.
[21] J. Zhu, S. K. Ozdemir, Y.-F. Xiao, L. Li, L. He, D.-R. Chen y L. Yang, «On-chip single nanoparticle detection and sizing by mode splitting in an ultrahigh-Q microresonator,» Nature Photon, vol. 4, pp. 46-49, 2010.
[22] G. Popescu y A. Dogariu, «Scattering of low coherence radiation and applications,» Eur. Phys. J. Appl. Phys., vol. 32, p. 73–93, 2005.
[23] F . Jaillon, S.E. Skipetrov, J. Li, G. Dietsche, G. Maret y T. Gisler. «Diffusing-wave spectroscopy from head-like tissue phantoms: influence of a non-scattering layer» Optics Express, vol. 14, nº 22, pp. 10181-10194, 2006.
[24] M. Medebach, C. Moitzi, N. Freiberger y O. Glatter, «Dynamic light scattering in turbid colloidal dispersions: A comparison between the modified flat-cell light-scattering instrument and 3D dynamic light-scattering instrument,» Journal of Colloid and Interface Science, vol. 305, p. 88–93, 2007.
[25] S. Elzey y v. H. Grassian, «Nanoparticle Dissolution from the Particle Perspective: Insights from Particle Sizing Measurements,» Langmuir Letter, vol. 26, nº 15, p. 12505–12508, 2010.
[2] N. Buron, M. Porceddu, M. Brabant, D. Desgue, C. Racoeur, M. Lassalle, C. Péchoux, R. Rustin, E. Jacotot y A. Borgne-Sanchez, «Use of Human Cancer Cell Lines Mitochondria to Explore the Mechanisms of BH3 Peptides and ABT-737-Induced Mitochondrial Membrane Permeabilization,» PLoS ONE, vol. 5, nº 3, p. e9924, 2010.
[3] J. K. Armstrong, R. B. Wenby, H. J. Meiselman y T. C. Fisher, «The Hydrodynamic Radii of Macromolecules and Their Effect on Red,» Biophysical Journal, vol. 87, p. 4259–4270, 2004.
[4] S. Asakura y F. Oosawa, «Interaction between Particles Suspended in Solutions of Macromolecules,» Journal of Polymer Science, vol. 33, pp. 183-192, 1958.
[5] O. Baskurt, B. Neu y J. Herbert, Red Blood Cell Aggregation, USA: CRC Press, 2012.
[6] R. M. Bauersachs, R. B. Wenby y H. J. Meiselman, «Determination of specific red blood cell aggregation indices via an automated system,» Clin. Hemorheol, vol. 9, pp. 1-25, 1989.
[7] S. K. Brar y M. verma, «Measurement of nanoparticles by light-scattering techniques,» Trends in Analytical Chemistry, vol. 30, nº 1, pp. 1-17, 2011.
[8] C. F. Bohren y D. R. Huffman, Absorption and Scattering of Light by Small Particles, USA: WILEY-vCH v erlag GmbH & Co. KGaA, 1998.
[9] M. I. Mishchenko, J. W. Hovenier y L. D. Travis, Light Scattering by Nonspherical Particles, USA: Academic Press, 2000.
[10] Y. Hui, Z. Gang, D. Shu-Guang, Z. Ren-Jie y M. Ping-An, «Dynamic light back-scattering with polarization gating and Fourier spatial filter for particle sizing in concentrated suspension,» Optica Applicata, vol. 40, nº 4, pp. 819-826, 2010.
[11] A. Doronin y I. Meglinski, «Peer-to-peer Monte Carlo simulation of photon migration in topical applications of biomedical optics,» Journal of Biomedical Optics, vol. 17, nº 9, p. 090504, 2012.
[12] J. Zhu, K. S. Ozdemir, Y.-F. Xiao, L. Li, L. He, D.-R. Chen y L. Yang, «On-chip single nanoparticle detection and sizing by mode splitting in an ultrahigh-Q microresonator,» Nature Photonics, vol. 4, pp. 46-49, 2010.
[13] H. Auweter y D. Horn, «Fiber-Optical Quasi-elastic Light Scattering of Concentrated Dispersions,» Journal of Colloid and Interface Science, vol. 105, nº 2, pp. 399-409, 1985.
[14] W. Tscharnuter, «Photon Correlation Spectroscopy in Particle Sizing,» Encyclopedia of Analytical Chemistry, p. 5469–5485, 2000.
[15] H. C. van de Hulst, Light Scattering by Small Particles, USA: Dover Publications, Inc., 1981.
[16] C. Troiber, J. C. Kasper, S. Milani, M. Scheible, I. Martin, F. Schaubhut, S. Küchler, J. Rädler, F. C. Simmel, W. Friess y E. Wagner, «Comparison of four different particle sizing methods for siRNA polyplex characterization,» European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, vol. 84, p. 255–264, 2013.
[17] J. Wu, F. Partovi, M. Feld y R. Rava, «Diffuse reflectance from turbid meduia - an analytical model of photon migration,» Applied Optics, vol. 32, nº 7, p. 1121, 1993.
[18] N. Ghosh, S. Mjumder y P. Gupta, «Fluorescence depolarization in a scattering medium: Effect of size parameter of a scatter,» PHYSICAL REVIEW E, vol. 65, pp. 026608-1, 026608-5, 2002.
[19] J. Wu, M. Feld y R. Rava, «Analytical model for extracting intrinsic fluorescence in turbid media,» Applied Optics, vol. 32, nº 19, pp. 3585-3595, 1993 .
[20] J. Lakowicz, Principles of Fluorescence Spectroscopy, Tercera ed., Springer, 2006.
[21] J. Zhu, S. K. Ozdemir, Y.-F. Xiao, L. Li, L. He, D.-R. Chen y L. Yang, «On-chip single nanoparticle detection and sizing by mode splitting in an ultrahigh-Q microresonator,» Nature Photon, vol. 4, pp. 46-49, 2010.
[22] G. Popescu y A. Dogariu, «Scattering of low coherence radiation and applications,» Eur. Phys. J. Appl. Phys., vol. 32, p. 73–93, 2005.
[23] F . Jaillon, S.E. Skipetrov, J. Li, G. Dietsche, G. Maret y T. Gisler. «Diffusing-wave spectroscopy from head-like tissue phantoms: influence of a non-scattering layer» Optics Express, vol. 14, nº 22, pp. 10181-10194, 2006.
[24] M. Medebach, C. Moitzi, N. Freiberger y O. Glatter, «Dynamic light scattering in turbid colloidal dispersions: A comparison between the modified flat-cell light-scattering instrument and 3D dynamic light-scattering instrument,» Journal of Colloid and Interface Science, vol. 305, p. 88–93, 2007.
[25] S. Elzey y v. H. Grassian, «Nanoparticle Dissolution from the Particle Perspective: Insights from Particle Sizing Measurements,» Langmuir Letter, vol. 26, nº 15, p. 12505–12508, 2010.
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Publicado
2015-06-30
Cómo citar
Palacio, J. L., Fulla, M. R., & Rivera, I. E. (2015). Modelo Físico-Matemático para la Estimación del Tamaño de Partículas en Suspensiones Coloidales de Baja Dilución. Revista CINTEX, 20(1), 53–68. Recuperado a partir de https://revistas.pascualbravo.edu.co/index.php/cintex/article/view/30
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ARTÍCULOS
