Bacterias en medios porosos artificiales

A.R. LODEIRO; S. MONTAGNA; PIRES MONTEIRO M.; M. L. CORDERO; V.I. MARCONI

Santa Fe

Congreso; 104a Reunión de la Asociación Física Argentina; 2019

Hay una idea generalizada que asocia las bacterias con fen ́omenos nocivos para nuestra salud, sin embargo hay bacterias que cumplen un rol fundamental en nuestro cuerpo y el de otros organismos y en diversos ecosistemas. En este sentido se pueden utilizar bacterias con diferentes objetivos por ejemplo la remediacion de suelos o aguas contaminadas y la biofertilización de cultivos de diferentes leguminosas (soja, manı, garbanzo, etc) para suplir las necesidades de nitrogeno de las plantas. De esta manera, entender la movilidad de bacterias en el suelo puede ayudar a diseñar mejores soluciones biotecnol ́ogicas para este tipo de problemáticas.Este proyecto interdisciplinario estudia en particular con las bacterias de suelo Bradyrhizobium diazoefficiens, utilizadas como biofertilizantes en los cultivos de soja. Son de gran interéspor contribuir al desarrollo de una agricultura nacional más sustentable. Para lograr la fertilización, llevada a cabo por un proceso simbiótico, las bacterias deben llegar a las ra ́ıces para la nodulacion. Por esta razón es importante entender cómo es la movilidad de las bacterias cerca de las ra ́ıces. Sin embargo es un desaf ́ıo dada la dificultad de su visualizacionen el suelo. Con microdispositivos, transparentes y biocompatibles es posible observar la movilidad de las bacterias en el laboratorio en medios porosos artificiales.El objetivo principal del proyecto es estudiar la difusi ́on bacteriana en medios porosos numerica y experimentalmente, utilizando dispositivos de microfluídica. En este trabajo se presenta un modelo fenomenol ́ogico y predicciones de la din ́amica de una poblaci ́on de bacterias en medios confinados. En primer lugar, se analizaron datos experimentales de la movilidad en dispositivos con redes de canales de diferentes anchos. Luego, se realizaron simulaciones con din ́amica de Langevin en dichos dispositivos. Se calculó el desplazamiento cuadra ́tico medio y el coeficiente de difusi ́on traslacional y su relación con el ancho de los canales. Se compararon los resultados num ́ericos y experimentales, logrando un buen acuerdo entre ellos.Estos resultados, dieron lugar a una primera caracterización de las propiedades de transporte en diferentes suelos artificiales, es decir en funci ́on de las condiciones de microconfinamiento.[1] Swimming performance of Bradyrhizobium diazoefficiens is an emergent property of its two flagellar systems, J. I. Quelas, M.J. Althabegoiti, C. Jimenez-Sanchez, A.A. Melgarejo, V.I. Marconi, E. J. Mongiardini, S.A. Trejo, F. Mengucci, J.J. Ortega-Calvo and A.R. Lodeiro, Sci. Rep., Nature Ed., 6, 23841, (2016).[2] Bacterias de suelo: Transporte en medios porosos bidimensionales, S. Montagna, A. R. Lodeiro ans V. I. Marconi, Anales AFA 24(4), (2018).[3] Un algoritmo modular para el seguimiento de part ́ıculas en videos de Microscop ́ıa, J. A. S ́anchez, P. A. Pury and V. I. Marconi, Mec ́anica Computacional XXXIV (2016); Seguimiento de part ́ıculas en videos de microscop ́ıa, M. Reyes, Trabajo Final de Licenciatura, FaMAF-UNC,(2017); M. Reyes et al, Preprint, (2019).