Controlando microorganismos autopropulsados: desde bacterias hasta espermatozoides humanos

BERDAKIN, I; GUIDOBALDI, HA; CONDAT, CA; GIOJALAS, LC; BANCHIO, AJ; SILHANEK, A; MARCONI, VI

La Plata

Congreso; XI Congreso Regional de Física Estadística y Aplicaciones de la Materia Condensada; 2013

El trabajo aplicado e interdisciplinario que les contare en esta charla, involucra tanto a fsicos experimentales de materia condensada (mc) como a fsicos numericos y teoricos de mecanica estadistica y mc, hasta biologos moleculares. El objetivo del mismo es comprender la compleja relacion existente entre poblaciones de microorganismos autopropulsados con distintas estrategias de nado, desde bacterias a espermatozoides, y la geometra microdise~nada que los conna. Nuestro n es optimizar nuevos dispositivos de microfluidica, utiles en diversas areas que van desde la biotecnologa a la medicina. El problema es atacado desde diversos enfoques: (a) con un modelado fenomenologico que utiliza datos realistas de la movilidad de diversas especies y (b) con calculos analticos. (c) Con la teora desarrollada contribuimos al dise~no de nuevas muestras de connamiento microdise~nadas aumentando la eciencia con distintos nes. (d) Posteriormente se fabrican las microcamaras usando tecnicas de litografa blanda. (d) Finalmente con mediciones en laboratorios de biologa molecular y analisis de datos de trackeo y analisis estadsticos, se comparan las predicciones con medidas de direccionamiento y de separacion de micronadadores. Las observaciones ayudan a mejorar los modelos desarrollados en (a) y (b) y as sucesivamente seguimos nuestro proceso de aprendizaje. (e) Un enfoque teorico mas riguroso usando Dinamica de Stokes se desarrolla en paralelo, en modelos de nadadores articiales minimales. Gracias a este proyecto conjunto hemos demostrado que ademas de ser posible obtener una distribucion inhomogenea de microorganismos autopropulsados, tanto de bacterias como de espermatozoides humanos, es posible controlarlos, dirigirlos e incluso separar poblaciones mixtas por estrategia especca de nado. Esto fue logrado empleando microcamaras con sustratos dise~nados asimetricamente. Aun mas, hemos sido capaces de optimizar las geometras de microconnamiento y hemos demostrado que la eciencia de posibles nuevos dispositivos es altamente dependiente de la dinamica especca de cada especie, es decir de su movilidad tanto como de la interaccion de cada una con las paredes que la connan.