Determinaci´on de la incertidumbre en los potenciales de interacci´on Lifshitz van der Waals entre bacterias y biomateriales

JONATHAN M. SCHUSTER; LACZESKI, MARGARITA; MARIO ROBERTO ROSENBERGER

Congreso; RAFA 2021; 2021

AFA filial cordoba

Actualmente la teor´ıa de Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek extendida (X-DLVO) es muy utilizada paracalcular la energ´ıa de interacci´on (EI) y as´ı modelar la interacci´on entre c´elulas bacterianas y biomateri-ales de inter´es. Seg´un esta teor´ıa la EI en un medio acuoso es la suma de la energ´ıa libre de interacci´on de Lifshitz van der Waals (LW), la energ´ıa libre de interacci´on de la doble capa electrost´atica y la energ´ıa libre de interacci´on ´acido-base de Lewis (atracci´on hidrof´obica y repulsi´on hidrof´ılica) [1]. Para estimar la EI entre un morfotipo bacteriano determinado y una superficie s´olida sumergida en medio acuoso, es factible suponer a la bacteria como una esfera lisa y a la superficie como completamente plana y calcularlo a partir de la aproximaci´on de Derjaguin [2]. Sin embargo, esta aproximaci´on no es suficiente para abordar el c´alculo de la EI a partir de suposiciones m´as realistas, como pueden ser: rugosidad de superficie bacteriana, rugosidad del material, nanoestructura del material, entre otras. Resulta en-tonces necesario recurrir al m´etodo de integraci´on de elementos de superficie (SEI) para encontrar la EI correspondiente a la geometr´ıa planteada, la aplicaci´on de este m´etodo requiere definir los par´ametrosgeom´etricos y exige la resoluci´on num´erica de integrales dobles [2].La aplicaci´on de la teor´ıa X-DLVO demanda conocer par´ametros del sistema como: la constante de Hamaker y el Potencial zeta de las entidades que interact´uan, adem´as de la energ´ıa libre de interacci´on acido-base, entre otros [1-2]. En general, dichos par´ametros tienen asociada una incerteza no despre- ciable. Surge as´ı la necesidad de tener un m´etodo seguro y pr´actico para efectuar la propagaci´on de la incertidumbre en la EI final cuando es calculado mediante SEI, ya que el mismo no resulta trivial. Una opci´on para la propagaci´on de incertidumbre es el M´etodo de Montecarlo (MM) [3]. Con la finalidad de aplicar y evaluar la efectividad del MM en la situaci´on descripta, se realiz´o la propagaci´on de incer- tidumbre en el potencial LW obtenido mediante SEI. Se consider´o a la bacteria como una esfera perfecta y a la superficie como plana y lisa. Esta incertidumbre se compar´o con la incertidumbre obtenida a partir de la expresi´on anal´ıtica exacta del potencial LW [1]. El potencial LW a una distancia bacteria-s´olido determinada es funci´on de cuatro par´ametros: la componente LW de la energ´ıa libre superficial del s´olido y de la bacteria, la constante de Hamaker del agua y la constante llamada distancia m´ınima de equilibro [1-2]. Para los cuatro par´ametros se consider´o una distribuci´on de valores continua uniforme y acotada que representa la incertidumbre asociada al par´ametro. Los valores y la incertidumbre de los par´ametros se tomaron de la bibliograf´ıa [4]. Se observ´o que las incertidumbres obtenidas por el MM para el potencial LW obtenido mediante SEI y el obtenido mediante la expresi´on exacta fueron muy similares. La incertidumbre obtenida por SEI fue 1.02737 veces mayor (2.7 %) a la obtenida por la expresi´on exacta. Se concluye que el m´etodo propuesto es fiable para la propagaci´on de incertidumbres en el caso de potenciales LW obtenidos mediante SEI.