Modelado de la dispersión de luz por bacterias en contacto con nanopartículas de plata

Abstract

"En este trabajo abordamos como tema principal de estudio la respuesta óptica de una bacteria con nanopartículas de plata (NPs Ag) sobre su superficie. Para realizar un estudio sistemático primero estudiamos las eficiencias de una bacteria sola, después la respuesta óptica de un arreglo de NPs Ag en diferentes posiciones y finalmente sistemas de bacteria-nanopartículas. Modelamos las eficiencias ópticas de absorción, dispersión y extinción de los sistemas de interés empleando la aproximación de dipolo discreto. Calculamos el patrón de dispersión de luz por una bacteria Staphylococcus aureus (S. aureus, gram-positiva), cuya principal característica es su morfología esférica, consideramos bacterias de diferente diámetro y composición, esto último a través de un modelo sencillo para estimar un índice de refracción efectivo asociado a la compleja composición de la bacteria. Estudios similares se realizaron para una bacteria Escherichia coli (E. coli, gram-negativa) con morfología esferocilíndrica. Del análisis de nuestros resultados concluimos que a mayor tamaño, los patrones de dispersión presentan un mayor número de mínimos. Además, bacterias con diferente composición presentan patrones de dispersión con el mismo número de mínimos y solo varían ligeramente sus intensidades. Se estudiaron arreglos de NPs Ag con 4, 5, 10, 15 y 30 partículas en diferentes distribuciones espaciales. Del análisis de los cálculos de las eficiencias ópticas se logró identificar que la línea espectral de la eficiencia de absorción tiene un máximo entre 400 y 410 nm. La intensidad de los espectros aumenta a medida que aumenta el número de NPs Ag. El sistema bacteria-NPs se estudio considerando una bacteria S. aureus con NPs de Ag sobre su superficie, considerando los arreglos mencionados anteriormente. La interacción bacteria-nanopartículas tiene como principal característica líneas espectrales similares a las de los arreglos de NPs solas, pero con intensidades 100 veces menores.

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