Magnetóforesis de nanopartículas superparamagnéticas a bajo gradiente de campo: efecto hidrodinámico

Se presenta la corriente convectiva impulsada por la transferencia de momento entre nanopartículas magnéticas (MNPs) y el fluido circundante durante el proceso de magnetóforesis bajo un campo magnético de bajo gradiente (<100 T m(-1)). Este flujo convectivo inducido por la magnetóforesis, que impone efectos hidrodinámicos directos sobre la cinética de separación de las MNPs bajo separación magnética de bajo gradiente (LGMS), es análogo a la convección natural que se encuentra en el transporte de calor. Aquí mostramos la importancia de la convección inducida en el control del comportamiento de transporte de MNPs, incluso a una concentración muy baja de partículas de 5 mg L(-1), y esta característica puede ser caracterizada por el recién definido número de Grashof magnético. Al incorporar ecuaciones de flujo de fluidos en el modelo existente de magnetóforesis, revelamos dos características únicas de este flujo convectivo asociado con la magnetóforesis de bajo gradiente, a saber, (1) la homogenización continua de la solución de MNPs y (2) un flujo de barrido que acelera la recolección de MNPs. Según los datos de simulación y experimentales, la convección inducida aumenta la captura magnetofórica de las MNPs aproximadamente 30 veces en comparación con la situación sin convección.