Estudio numérico del efecto plasmónico en nanobarras de oro sometidas a irradiación polarizada para su aplicación en terapia fototérmica

• Jesica Alexandra Arismendi Villa ^[1] ; Juana María Jovel Muñoz ^[1] ; Juan Humberto Serna Restrepo ^[1] ; Carlos Andrés Bustamante Chaverra ^[1] ; Whady Felipe Flórez Escobar ^[1] ; Raúl Adolfo Valencia Cardona ^[1]
  1. [1] Universidad Pontificia Bolivariana

     Universidad Pontificia Bolivariana

     Colombia

     
• Localización: Revista Ingenierías USBMed, ISSN-e 2027-5846, Vol. 16, Nº. 1, 2025, págs. 27-38
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Numerical Study of Plasmonic Effect in Gold Nanorods Subjected to Polarized Irradiation for Application in Photothermal Therapy
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• Resumen
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    La terapia fototérmica con nanopartículas de oro (GNP) es una alternativa para tratar el cáncer. Las nanobarras (GNR) absorben la radiación infrarroja cercana (NIR) proporcionada por una fuente de calor, provocando hipertermia en las células malignas. Los efectos de hipertermia localizada dependen del tamaño (relación de aspecto, AR), la forma y la concentración delas GNP, la polarización del campo eléctrico, la longitud de onda de irradiación y las propiedades del medio. Se presenta un método computacional para medir las secciones transversal y longitudinal de absorción óptica para GNR basado en el calentamiento óptico de la solución acuosa con un láser polarizado NIR de 805 nmy 905 nm. Se realizó un estudio in- silico para la Teoría de Mie, según el efecto deAR y formación de clústeres, con respecto a la polarización del campo eléctrico(0◦−180◦). A medida que la polarización del campo eléctrico gira hasta90◦, el pico transversal se desplaza hacia el longitudinal. Las concentraciones más bajas dan lugar a gradientes de temperatura más pequeños. Las teorías utilizadas sirven para predecir las condiciones óptimas de irradiación frente a las propiedades de los nanomateriales para la generación de hipertermia y acoplamiento plasmónico.

  • English

    Photothermal therapy assisted by gold nanoparticles (GNP) has emerged as an alternative for treating cancer. The nanorods (GNR) play the role of absorbing near-infrared radiation (NIR) provided by a heat source, causing hyperthermia in malignant cells. Localized hyperthermic effects depend on thesize (aspect ratio, AR), shape and concentration of GNP, the polarization of the electric field, the irradiation wave length and medium properties. A computational method is presented for measuring the cross and longitudinal sections of optical absorption for GNR based on optical heating of the aqueous solution of GNR with an 805 nm–905nm NIR polarized laser. In-silico study was conducted basedon the finite-element method for Mie theory, regarding the effect of AR and cluster formation, with respect to the electric field polarization (0◦−180◦). As thepolarization of electric field rotates up to180◦, the cross-peak shifts towards the longitudinal one. Lower concentrations result in smaller temperature gradients.The consulted theories allow predicting the optimal irradiation conditions considering the properties of the used nanomaterials for generating hyperthermiastate and plasmonic coupling.