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In this paper, we present the results of a study on the influence of hydrodynamic effects on the surface potentials of the erythrocyte membrane, comparing two different models formulated to simulate the electrophoretic movement of a biological cell: the classical Helmholtz-Smoluchowski model and a model presented by Hsu et al. (1996). This model considers hydrodynamic effects to describe the distribution of the fluid velocity. The electric potential equation was obtained from the non-linear Poisson-Boltzmann equation, considering the spatial distribution of electrical charges fixed in glycocalyx and cytoplasmic proteins, as well as electrolyte charges and ones fixed on the surfaces of lipidic bilayer. Our results show that the Helmholtz-Smoluchowski model is not able to reflect the real forces responsible to the electrophoretic behavior of cell, because it does not take account the hydrodynamic effects of glycocalyx. This charged network that covers cellular surface constitutes a complex physical system whose electromechanical characteristics cannot be neglected. Then, supporting the hypothesis of other authors, we suggest that, in electrophoretic motion analyses of cells, the classical model represents a limiting case of models that take into account hydrodynamic effects to describe the velocity distribution of fluid. RESUMO Neste artigo, estamos apresentando os resultados de um estudo sobre a influência de efeitos hidrodinâmicos sobre os potenciais superficiais da membrana do eritrócito, comparando dois modelos diferentes formulados para simular o movimento eletroforético de uma célula biológica: o modelo clássico de Helmholtz-Smoluchowski e um modelo apresentado por Hsu et al. (1996). Este modelo considera efeitos hidrodinâmicos para descrever a distribuição da velocidade do fluido. A equação do potencial eletrônico foi obtida da equação não linear de Poisson-Boltzmann, considerando a distribuição espacial das cargas elétricas fixas no glicocálix e nas proteínas citoplasmáticas, assim como as cargas eletrolíticas e as fixas nas superfícies da bicamada. Nossos resultados mostram que o modelo de Helmholtz-Smoluchowski não é capaz de refletir as forças reais responsáveis pelo comportamento eletroforético de células, pois este não leva em conta os efeitos hidrodinâmicos do glicocálix. Esta rede carregada que cobre a superfície celular constitui um sistema físico complexo cujas características eletromecânicas que não podem ser desprezadas. Assim, corroborando a hipótese de outros autores, sugerimos que, em análises de movimento eletroforético de células, o modelo clássico representa um caso limite de modelos que levam em conta os efeitos hidrodinâmicos para descrever a distribuição de velocidade do fluido.

Escherichia coli surface characteristics including hydrophobicity, electrophoretic mobility and surface functional groups' composition were investigated. These characteristics were determined respectively by water contact angle measurements, microelectrophoresis and x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The relation between the physicochemical properties and functional groups' composition was also examined. The electrophoretic mobility at pH 7 appeared to be governed on the cell surface by the (O=C) functional groups. The cell surface's hydrophilicity was associated with high levels of (C-(O.N)) and (OH-(C-O-C)) functional groups, whereas the cell surface's hydrophobicity was associated with (C-(C,H)) functional groups.Características de superfície de Escherichia coli, tais como hidrofobicidade, mobilidade eletroforética e composição dos grupos funcionais de superfície, foram estudadas. Essas características foram determinadas por medidas de angulo de contato com água, microeletroforese e espectroscopia fotoeletrônica de raio-X (XPS), respectivamente. A relação entre as propriedades fisicoquímicas e a composição dos grupos funcionais foi também examinada. Aparentemente, a mobilidade eletroforética em pH 7 é controlada na superfície celular pelos grupos funcionais (O=C). A hidrofilicidade da superfície celular estava associada com altos níveis dos grupos funcionais [C-(O.N)] e [OH-(C-O-C)], enquanto a hidrofobicidade estava associada com os grupos funcionais [C-(C,H)].

Escherichia coli surface characteristics including hydrophobicity, electrophoretic mobility and surface functional groups' composition were investigated. These characteristics were determined respectively by water contact angle measurements, microelectrophoresis and x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The relation between the physicochemical properties and functional groups' composition was also examined. The electrophoretic mobility at pH 7 appeared to be governed on the cell surface by the (O=C) functional groups. The cell surface's hydrophilicity was associated with high levels of (C-(O.N)) and (OH-(C-O-C)) functional groups, whereas the cell surface's hydrophobicity was associated with (C-(C,H)) functional groups. Características de superfície de Escherichia coli, tais como hidrofobicidade, mobilidade eletroforética e composição dos grupos funcionais de superfície, foram estudadas. Essas características foram determinadas por medidas de angulo de contato com água, microeletroforese e espectroscopia fotoeletrônica de raio-X (XPS), respectivamente. A relação entre as propriedades fisicoquímicas e a composição dos grupos funcionais foi também examinada. Aparentemente, a mobilidade eletroforética em pH 7 é controlada na superfície celular pelos grupos funcionais (O=C). A hidrofilicidade da superfície celular estava associada com altos níveis dos grupos funcionais [C-(O.N)] e [OH-(C-O-C)], enquanto a hidrofobicidade estava associada com os grupos funcionais [C-(C,H)].