Controlando microorganismos autopropulsados: desde bacterias hasta espermatozoides humanos

I. BERDAKIN; A. GUIDOBALDI; C. A. CONDAT; L.C. GIOJALAS; A. J. BANCHIO; A. V. SILHANEK; V. I. MARCONI

La Plata

Congreso; XI TREFEMAC: CONGRESO REGIONAL FÍSICA ESTADÍSTICA Y APLICACIONES A LA MATERIA CONDENSADA; 2013

CCT La Plata y UNLP

El trabajo aplicado e interdisciplinario que les contare en esta charla, involucra tanto a físicos experimentalesde materia condensada (mc) como a físicos numéricos y teóricos de mecanica estadsticay mc, hasta biólogos moleculares. El objetivo del mismo es comprender la compleja relación existenteentre poblaciones de microorganismos autopropulsados con distintas estrategias de nado, desdebacterias a espermatozoides, y la geometría microdiseñada que los confina. Nuestro fin es optimizarnuevos dispositivos de microfl uídica, útiles en diversas áreas que van desde la biotecnología a lamedicina. El problema es atacado desde diversos enfoques: (a) con un modelado fenomenologico queutiliza datos realistas de la movilidad de diversas especies y (b) con calculos analíticos. (c) Con lateoría desarrollada contribuimos al diseño de nuevas muestras de connamiento microdiseñadas aumentandola eficiencia con distintos fines. (d) Posteriormente se fabrican las microcámaras usandotécnicas de litografía blanda. (d) Finalmente con mediciones en laboratorios de biología moleculary análisis de datos de trackeo y análisis estadísticos, se comparan las predicciones con medidas de direccionamiento y de separación de micronadadores. Las observaciones ayudan a mejorar los modelosdesarrollados en (a) y (b) y así sucesivamente seguimos nuestro proceso de aprendizaje. (e) Unenfoque teórico más riguroso usando Dinamica de Stokes se desarrolla en paralelo, en modelos denadadores artificiales minimales. Gracias a este proyecto conjunto hemos demostrado que ademásde ser posible obtener una distribución inhomogénea de microorganismos autopropulsados, tantode bacterias como de espermatozoides humanos, es posible controlarlos, dirigirlos e incluso separarpoblaciones mixtas por estrategia específica de nado. Esto fue logrado empleando microcámarascon sustratos diseñados asimétricamente. Aún mas, hemos sido capaces de optimizar las geometríasde microconfinamiento y hemos demostrado que la eficiencia de posibles nuevos dispositivos es altamentedependiente de la dinámica específica de cada especie, es decir de su movilidad tanto comode la interacción de cada una con las paredes que la confinan.