Influencia de la estrategia de nado en el direccionamiento de micronadadores confinados

JAVIER SPARACINO; GASTON L. MIÑO; ADOLFO J. BANCHIO; V. I. MARCONI

Tucumán

Conferencia; 101a Reunión de la Asociación Física Argentina; 2016

En materia activa, la f´ısica de micronadadores confinados ha recibido considerable atención en los últimos años, se han estudiado entre otros, bacterias y espermatozoides humanos. Siguiendo estudios previos para otros micronadadores[1,2], en este trabajo caracterizamos y modelamos por primera vez la din´amica de coanoflagelados.Estos microorganismos acuáticos presentan dos formas de nadadores solitarios. Ambos tipos son morfológicamente diferentes: unos son pequeños y rápidos, otros son grandes y lentos. Además tienen estrategias de nado muy diferentes, a una escala en que los nadadores rápidos se mueven en trayectorias casi-rectas con cambios de dirección, los nadadores lentos realizan trayectorias err´aticas que se asemejan a una caminata aleatoria. La  dinámica de los nadadores se modela fenomenológicamente como corridas con difusión rotacional interrumpidas por cambios de dirección, para ello se utilizan parámetos obtenidos a partir de los resultados experimentales. El movimiento de los nadadores lentos está dominado por la difusión rotacional, lo que se traduce en un coeficiente que es un orden de magnitud mayor al de los nadadores rápidos.Se estudia la dinámica de una población de coanoflagelados confinados en un dispositivo tipo ratchet que consiste en una cámara 2D con una pared de obstáculos asimétricos y microconstricciones. Los obstáculos rompen la simetría de la cámara posibilitando la concentración de las células en uno de los lados. Con el objetivo de optimizar la geometría de los obstáculos para concentrar y controlar ambos tipos de nadadores, se estudiasistemáticamente la eficiencia del tranporte resolviendo el conjunto de ecuaciones  dinámicas de tipo Langevin a partir de simulaciones numéricas.Las distintas estrategias de nado conducen a resultados muy diferentes para ambos tipos de poblaciones. Los nadadores rápidos son guiados a lo largo de las paredes y obstáculos lo que permite concentrarlos más eficientemente para un amplio rango de geometrías del dispostivo. En cambio, los nadadores lentos con su movimiento errático se separan más fácilmente de paredes y obstáculos, y en consecuencia, son más difíciles de concentrar ysu respuesta es casi independiente del tamaño de los obstáculos. [1] Berdakin et al. PRE 2013 & CEJP 2013 [2] Guidobaldi et al. PRE 2014 & Biomicrofluidics 2015