• Determinación de la Incertidumbre en los potenciales de Interacción Lifshitz van der Waals entre Bacterias y Biomateriales

SCHUSTER, JONATHAN M.; LACZESKI, MARGARITA ESTER; ROSENBERGER, MARIO R.

Posadas

Jornada; 3as Jornadas Científicas Instituto de Materiales de Misiones; 2021

Instituto de Materiales de Misiones

La teoría de coloides extendida (X-DLVO) es muy utilizada para calcular la energía de interacción (EI) y así modelar la interacción entre células bacterianas y biomateriales de interés. Según esta teoría la EI en un medio acuoso es la suma de la energía libre de interacción de Lifshitz van der Waals (LW), la energía libre de interacción de la doble capa electrostática y la energía libre de interacción ácido-base de Lewis. Para estimar el EI entre un morfotipo de bacteriano y una superficie sólida sumergida en medio acuoso, se supone a la bacteria como una esfera lisa y a la superficie como completamente plana y se calcula a partir de la aproximación de Derjaguin. Sin embargo, esta aproximación no es suficiente para abordar el cálculo de la EI a partir de suposiciones más realistas (rugosidad de superficie bacteriana y del material, nanoestructura del material, etc.). Resulta entonces necesario recurrir al método de integración de elementos de superficie (SEI), la aplicación de este método requiere definir los parámetros geométricos y exige la resolución numérica de integrales dobles. El uso de la teoría X-DLVO demanda conocer parámetros del sistema como: la constante de Hamaker y el potencial zeta de las entidades que interactúan, además de la energía libre de interacción acido-base, entre otros, dichos parámetros tienen asociada una incerteza no despreciable por lo que surge la necesidad de obtener un método para efectuar la propagación de la incertidumbre en la EI final cuando es calculado mediante SEI. Una opción para la propagación de incertidumbre es el Método de Montecarlo (MM). Con la finalidad de aplicar y evaluar la efectividad del MM se realizó la propagación de incertidumbre en el potencial LW obtenido mediante SEI. Se consideró a la bacteria como una esfera perfecta y a la superficie como plana y lisa. Esta incertidumbre se comparó con la incertidumbre obtenida a partir de la expresión analítica exacta del potencial LW. El potencial LW a una distancia bacteria-sólido determinada es función de cuatro parámetros: la componente LW de la energía libre superficial del sólido y de la bacteria, la constante de Hamaker del agua y la constante llamada distancia mínima de equilibro. Para los cuatro parámetros se consideró una distribución de valores continua uniforme y acotada que representa la incertidumbre asociada al parámetro. Se observó que las incertidumbres obtenidas por el MM para el potencial LW obtenido mediante SEI y el obtenido mediante la expresión exacta fueron muy similares. La incertidumbre obtenida por SEI fue 1.02737 veces mayor a la obtenida por la expresión exacta. Se concluye que el método propuesto es fiable para la propagación de incertidumbres en el caso de potenciales LW obtenidos mediante SEI.