Diseños de microdispositivos eficientes para separación de coanoflagelados

Abstract

Los coanoflagelados son microorganismos de gran interés en biología evolutiva, debido a que son considerados los ancestros más cercanos al reino animal. En particular, en su forma unicelular desarrollan fenotipos con diferentes características en cuanto a la forma de nado, con la capacidad de producir gametas sexuadas bajo ciertas condiciones nutricionales. Basados en el trabajo teórico de Sparacino et al., J. Phys. D: Appl. Phys. (2020), se propuso y se exploraron nuevos diseños de dispositivos microfluídicos, atendiendo a las restricciones de la microfabricación y las observaciones por microscopía. A través de un modelo fenomenológico, adaptado a la dinámica de coanoflagelados unicelulares en un microdispositivo asimétrico, se logró separar a las células rápidas, reconcentrándolas hasta 8 veces. Esto se alcanzó dentro de una ventana temporal que minimiza la variación biológica de las muestras, siendo independiente de la geometría. Además, se exploraron nuevas aplicaciones biotecnológicas para modelar distintos comportamientos biológicos relacionados a las respuestas de taxis que experimenta una célula. Se observó que las poblaciones con menor tasa de cambio direccional, son concentradas con mayor eficiencia en el microdispositivo propuesto.

Choanoflagellates are microorganisms of great interest in evolutionary biology because they are considered to be the closest living relatives to animals. In their unicellular form, they developed phenotypes with different swimming stra-tegies and the ability to produce sexual gametes. Based on the work of Sparacino et al., J. Phys. D: Appl. Phys. (2020), new designs of microfluidic devices were proposed and explored with consideration to both microfabrication restrictions and microscopy observation limitations. Through a phenomenological model, adapted to the dynamics of unicellular choanoflagellates in an asymmetric microdevice, it was possible to separate the fast cells, reconcentrating them up to 8 times. It was observed in a temporal window independent of the geometry, minimizing the biological variation of the samples. Furthermore, new biotechnological applications were explored to model different biological behaviors related to the taxis responses experienced by a cell. It was noted that populations with lower change of direction are efficiently concentrated in the proposed microdevice.