Estudio de propiedades fototérmica de nano partículas huecas de plata-oro en maniquíes ópticos

Abstract

En la primera parte de este trabajo se contempla el desarrollo de un maniquí óptico tejido-equivalente. El uso de un maniquí óptico confiable y reproducible en cualquier laboratorio, con propiedades ópticas constantes, es el objetivo principal del uso de nanoesferas de sílice (SiO2) para desarrollar un maniquí estándar. El diseño y fabricación de este maniquí nanoestructurado involucra la síntesis controlada de las nanoesferas de SiO2 como agentes dispersores y su incorporación homogénea en medios transparentes. En este trabajo se presenta la caracterización óptica de forma numérica y experimental de los maniquíes ópticos desarrollados y se propone una técnica numérica para diseñar y modular las propiedades ópticas del maniquí a partir del tamaño y concentración de esferas en el medio. Dada la geometría esférica de las nanopartículas de SiO2 embebidas homogéneamente en una matriz transparente de resina de poliéster o en suspensión acuosa, es posible establecer una comparación directa entre los parámetros ópticos obtenidos ajustando numéricamente los perfiles de intensidad de transmisión difusa de pulsos de luz a la aproximación de difusión de la ecuación de transporte de radiativo y los valores numéricos obtenidos por las soluciones de Mie a las ecuaciones de Maxwell al conocer las propiedades físicas del maniquí y de la fuente de iluminación. De esta manera fue posible implementar un nuevo método para obtener la componente compleja del índice de refracción para las nanoesferas de SiO2. En la segunda parte de este trabajo se estudia el efecto fototérmico de las nanopartículas (NPs) huecas de Plata-Oro (Ag-Au) mediante la medición del incremento de temperatura en maniquíes de leche diluida en agua con grenetina, con propiedades ópticas similares a las del tejido biológico, empleando iluminación estereotáctica de luz infrarroja (IR) con potencial aplicación en terapias fototérmicas (PPTT), generando un calentamiento localizado por la absorción de luz IR incidente sobre la superficie del maniquí y que converge en una región de interés, demostrando la posibilidad de producir un calentamiento mayor a ~4°C bajo 15 mm de profundidad, en el interior de un medio opaco, donde la potencia de la radiación incidente se distribuye en un área mayor, ocasionando menos calentamiento superficial y concentrando el aumento de temperatura en una zona localizada con NPs metálicas fijas dentro del maniquí óptico.