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

J. SPARACINO; G.L. MIÑO; A.J. BANCHIO; V.I. MARCONI

Tucuman

Conferencia; 101º RAFA; 2016

En materia activa, la fı́sica de micronadadores confinados ha recibido considerable atención enlos últimos años, se han estudiado entre otros, bacterias y espermatozoides humanos. Siguiendoestudios previos para otros micronadadores[1,2], en este trabajo caracterizamos y modelamospor primera vez la dinámica de coanoflagelados. Estos microorganismos acuáticos presentan dosformas de nadadores solitarios. Ambos tipos son morfológicamente diferentes: unos son pequeñosy rápidos, otros son grandes y lentos. Además tienen estrategias de nado muy diferentes, a unaescala en que los nadadores rápidos se mueven en trayectorias casi-rectas con cambios de dirección,los nadadores lentos realizan trayectorias erráticas que se asemejan a una caminata aleatoria. Ladinámica de los nadadores se modela fenomenológicamente como corridas con difusión rotacionalinterrumpidas por cambios de dirección, para ello se utilizan parámetos obtenidos a partir de losresultados experimentales. El movimiento de los nadadores lentos está dominado por la difusiónrotacional, lo que se traduce en un coeficiente que es un orden de magnitud mayor al de losnadadores rápidos.Se estudia la dinámica de una población de coanoflagelados confinados en un dispositivotipo ratchet que consiste en una cámara 2D con una pared de obstáculos asimétricos y micro-constricciones. Los obstáculos rompen la simetrı́a de la cámara posibilitando la concentraciónde las células en uno de los lados. Con el objetivo de optimizar la geometrı́a de los obstáculospara concentrar y controlar ambos tipos de nadadores, se estudia sistemáticamente la eficien-cia del tranporte resolviendo el conjunto de ecuaciones dinámicas de tipo Langevin a partir desimulaciones numéricas.Las distintas estrategias de nado conducen a resultados muy diferentes para ambos tipos depoblaciones. Los nadadores rápidos son guiados a lo largo de las paredes y obstáculos lo quepermite concentrarlos más eficientemente para un amplio rango de geometrı́as del dispostivo. Encambio, los nadadores lentos con su movimiento errático se separan más fácilmente de paredes yobstáculos, y en consecuencia, son más difı́ciles de concentrar y su respuesta es casi independientedel tamaño de los obstáculos.