Efecto de un obstáculo en transporte de suspensiones bacterianas

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

Congreso; 102 REUNION DE LA A.F.A; 2017

Las suspensiones que contienen microorganismos autopropulsadas son un caso particular de coloides activos y han adquirido gran relevancia en los últimos años. Las bacterias están altamente especializadas en transformar energía y el movimiento que ellas producen, afecta las propiedades del fluido que las contiene. En particular cuando hablamos de transporte suspensiones bacterianas, vemos que su comportamiento difiere de lo que observamos en suspensiones con trazadores pasivo. En la naturaleza , se dan muchos ejemplos donde la interacción entre flujo, confinamiento y superficie interaccionan para producir un importante impacto en el modo en que las bacterias se desplazan y modifican su orientación. El flujo alrededor de un obstáculo en una geometría Hele-shaw es un problema clásico en hidrodinámica. Mediante el uso de herramientas microfluidicas, generamos un flujo laminar de escalas micrométricas y estudiamos el transporte de suspensiones de Escherichia coli alrededor de un obstáculo circular. El objetivo de este trabajo es identificar procesos esenciales que ocurren en procesos de contaminación o filtración en ambientes confinados tales como medios porosos, fracturas, o redes biológicas. En este trabajo mostramos evidencia experimental de cómo el nado de bacterias cambia radicalmente las propiedades de transporte. 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.