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Enregistrement W1573557765 · doi:10.4208/cicp.161214.021015a

Simulating Biofilm Deformation and Detachment with the Immersed Boundary Method

2016· article· en· W1573557765 sur OpenAlexaff

Notice bibliographique

RevueCommunications in Computational Physics · 2016
Typearticle
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueBacterial biofilms and quorum sensing
Établissements canadiensSimon Fraser UniversityUniversity of Guelph
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésBiofilmDragShear stressSloughingImmersed boundary methodDeformation (meteorology)von Mises yield criterionShear (geology)Lift-to-drag ratio

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

We apply the immersed boundary (or IB) method to simulate deformation and detachment of a periodic array of wall-bounded biofilm colonies in response to a linear shear flow. The biofilm material is represented as a network of Hookean springs that are placed along the edges of a triangulation of the biofilm region. The interfacial shear stress, lift and drag forces acting on the biofilm colony are computed by using fluid stress jump method developed by Williams, Fauci and Gaver [Disc. Con-tin. Dyn. Sys. B 11(2):519–540, 2009], with a modified version of their exclusion filter. Our detachment criterion is based on the novel concept of an averaged equivalent continuum stress tensor defined at each IB point in the biofilm which is then used to determine a corresponding von Mises yield stress; wherever this yield stress exceeds a given critical threshold the connections to that node are severed, thereby signalling the onset of a detachment event. In order to capture the deformation and detachment behaviour of a biofilm colony at different stages of growth, we consider a family of four biofilm shapes with varying aspect ratio. For each aspect ratio, we varied the spacing between colonies to investigate role of spatial clustering in offering protection against detachment. Our numerical simulations focus on the behaviour of weak biofilms (with relatively low yield stress threshold) and investigate features of the fluid-structure interaction such as locations of maximum shear and increased drag. The most important conclusions of this work are: (a) reducing the spacing between colonies reduces drag by from 50 to 100% and alters the interfacial shear stress profile, suggesting that even weak biofilms may be able to grow into tall structures because of the protection they gain from spatial proximity with other colonies; (b) the commonly employed detachment strategy in biofilm models based only on interfacial shear stress can lead to incorrect or inaccurate results when applied to the study of shear induced detachment of weak biofilms. Our detachment strategy based on equivalent continuum stresses provides a unified and consistent IB framework that handles both sloughing and erosion modes of biofilm detachment, and is consistent with strategies employed in many other continuum based biofilm models.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,007
Score d'incertitude au seuil0,014

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0020,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,022
Tête enseignante GPT0,304
Écart entre enseignants0,282 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations24
Publié2016
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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