Desempeño de un Micronadador Helicoidal que Atraviesa una Red Viscoelástica Discreta con Remodelación Dinámica
Autores: Schuech, Rudi; Cortez, Ricardo; Fauci, Lisa
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Desempeño de un Micronadador Helicoidal que Atraviesa una Red Viscoelástica Discreta con Remodelación Dinámica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Microorganismos
Redes viscoelásticas
Enzimas
Microrobots
Dinámica de natación
Remodelación de redes
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los microorganismos a menudo navegan en un entorno complejo compuesto por un fluido viscoso con microestructuras suspendidas, como polímeros elásticos y redes filamentosas. Estas microestructuras pueden tener escalas de longitud similares a las de los microorganismos, lo que lleva a dinámicas de natación complejas. Algunos microorganismos secretan enzimas que cambian dinámicamente las propiedades elásticas de las redes viscoelásticas a través de las cuales se mueven. Además de los organismos biológicos, se han diseñado microrobots con el objetivo de penetrar en geles de mucina o disolver coágulos de sangre. Para obtener información sobre la relación entre el rendimiento de natación y la remodelación de la red, utilizamos un método de elementos de contorno de Stokeslet regularizado para calcular el movimiento de un microswimmer que consiste en un cuerpo esférico rotatorio y un flagelo helicoidal en contrarrotación. La red viscoelástica se representa mediante una red de puntos conectados por enlaces elásticos virtuales sumergidos en un fluido viscoso. Aquí, modelamos la disolución enzimática de la red por bacterias o microrobots rompiendo dinámicamente los enlaces elásticos cuando el cuerpo celular del nadador se encuentra dentro de una distancia determinada del enlace. Investigamos el rendimiento de natación de los microbios a medida que penetran y se mueven a través de redes con diferentes propiedades materiales, y también examinamos el efecto de la remodelación de la red.
Descripción
Los microorganismos a menudo navegan en un entorno complejo compuesto por un fluido viscoso con microestructuras suspendidas, como polímeros elásticos y redes filamentosas. Estas microestructuras pueden tener escalas de longitud similares a las de los microorganismos, lo que lleva a dinámicas de natación complejas. Algunos microorganismos secretan enzimas que cambian dinámicamente las propiedades elásticas de las redes viscoelásticas a través de las cuales se mueven. Además de los organismos biológicos, se han diseñado microrobots con el objetivo de penetrar en geles de mucina o disolver coágulos de sangre. Para obtener información sobre la relación entre el rendimiento de natación y la remodelación de la red, utilizamos un método de elementos de contorno de Stokeslet regularizado para calcular el movimiento de un microswimmer que consiste en un cuerpo esférico rotatorio y un flagelo helicoidal en contrarrotación. La red viscoelástica se representa mediante una red de puntos conectados por enlaces elásticos virtuales sumergidos en un fluido viscoso. Aquí, modelamos la disolución enzimática de la red por bacterias o microrobots rompiendo dinámicamente los enlaces elásticos cuando el cuerpo celular del nadador se encuentra dentro de una distancia determinada del enlace. Investigamos el rendimiento de natación de los microbios a medida que penetran y se mueven a través de redes con diferentes propiedades materiales, y también examinamos el efecto de la remodelación de la red.