Acumulación Bacteriana detrás un obstáculo mediada por flujo

GASTON MIÑO; RICARDO CHERTCOFF; GABRIEL GUTKIND; ERIC CLÉMENT; HAROLD AURADOU; IRENE IPPOLITO

Parana

Congreso; 4to Congreso Microfluídica; 2017

El desarrollo de técnicas microfluídicas ha permitido explorar procesos biológicos que antes eran difíciles de observar. El uso de esta tecnología para observar el modo en que microorganismos o células se mueven o alteran su comportamiento ha sido clave para el desarrollo de nuevos dispositivos que observan diferentes aspectos de estos sistemas. En particular, cuando estudiamos bacterias móviles, vemos que la interacción entre superficie, flujo y confinamiento modifica sustancialmente el modo en que exploran diferentes regiones. Estas observaciones permites cuantificar y entender procesos de filtrado, biorremediacion o simplemente el modo en que se distribuyen en medios porosos complejos como el suelo.En este trabajo utilizamos técnicas de litografía blanda para estudiar el transporte de suspensiones de Escherichia coli en un canal de sección rectangular de 20 micrones de alto y 200 micrones de ancho, con un obstáculo en el centro del canal de radio de 80 micrones.Los resultados muestran que para el caso de bacterias que han perdido la capacidad de nado, podemos observar esencialmente un comportamiento pasivo donde las partículas son transportadas siguiendo las líneas de corriente. Sin embargo, las bacterias capaces de nadar exhiben una acumulación en la vecindad del punto de estancamiento que se encuentra detrás del obstáculo. El análisis de los resultados numéricos del flujo generado alrededor del obstáculo revela que las bacterias permanecen en áreas donde la velocidad del flujo es menos que su propia velocidad. Estas regiones con velocidades de flujo bajas varían según el flujo impuesto. Nuestros resultados muestran acumulación bacteriana en un rango de velocidades de 55 a 100 m/s, mostrando que el área de acumulación alrededor del punto de estancamiento a aguas abajo se reduce cuando aumentamos el flujo impuesto. También observamos que las regions con alta velocidad de corte a ambos lados del obstáculo crean zonas de erosion que bloquean el flujo de bacteria a contra-corriente, fenómeno que sucede en las paredes laterales. La combinación de estos efectos induce un asimetría en la cantidad de bacteria que se mueve con y contra el flujo, generando la acumulación observada.