Micro-reología computacional

Resumen

El comportamiento viscoelástico del interior de las células de los organismos vivos determina en muchas ocasiones el funcionamiento del transporte celular. Poder caracterizar este comportamiento es ciertamente muy difícil con los métodos reológicos convencionales en los que una muestra se ubica entre dos placas en movimiento y se miden las fuerzas sobre éstas. Por esta razón se han desarrollado técnicas reológicas ópticas en las que se monitoriza la posición de pequeñas partículas de prueba que desarrollan un movimiento Browniano. Esta técnica se conoce como Micro-reología. Hay varios problemas sobre esta técnica que merecen ser estudiados, empezando con la hipótesis central que se hace sobre la conexión, de acuerdo con una ecuación de Stokes-Einstein generalizada, entre la difusión y las propiedades viscoelásticas. Otras cuestiones tienen que ver con el efecto de las interacciones hidrodinámicas de largo alcance entre distintas partículas de prueba y también con las paredes confinantes. Dada la complejidad de este tipo de sistemas en los que intervienen (1) fluidos viscoelásticos, (2) partículas en suspensión, (3) fluctuaciones térmicas, (4) geometrías complejas, parece muy difícil abordar estas cuestiones desde un punto de vista analítico, lo que nos lleva a utilizar medios de simulación computacionales Se propone una metodología para la construcción de modelos de simulación de suspensiones coloidales en medios viscoelásticos. Al igual que en la Smoothed Dissipative Particle Dynamics (SDPD) para la simulación de fluidos Newtonianos con fluctuaciones térmicas, utilizaremos el formalismo termodinámico GENERIC para desarrollar modelos de simulación termodinámicamente consistentes, es decir, tales que cumplan la Primera y la Segunda leyes de la Termodinámica y el Teorema de Fluctuación-Disipación, requisitos importantes que permiten simular el marco físico en el que se desarrolla la técnica de la Micro-reología.