Using Microfluidics to Study Magnetotactic Bacteria
Notice bibliographique
Résumé
The purpose of this thesis was to investigate the swimming behavior of magnetotactic bacteria 1) in flow conditions and 2) in porous media; and further 3) to exploit their unique characteristics towards bio-actuation of small droplets. Bacteria are found in every habitable niche on Earth. In their planktonic lifestyle they often inhabit dynamic environments where their motility is influenced by flow and the proximity to different surfaces. Recently, considerable interest has been demonstrated in the use of bacteria to perform complex tasks, such as carrying cargo for targeted drug delivery. Magnetotactic bacteria (MTB) found in both freshwater and marine environments can orient to, and swim along, the geomagnetic field lines, a behavior called magnetotaxis. While foraging in their native habitats, their ultimate swimming path originates from the competition between magnetotaxis and hydrodynamic influences related to flow and nearby surfaces. MTB have advantages over other bacteria as microbiorobots for controlled transport due to their motility and steerability. However, how MTB interact with complex environments in aquatic environments has remained poorly defined. Therefore, to better exploit the abilities of MTB for in vivo applications, understanding their behavior in relevant environments is crucial. By using microfluidics and microscopy techniques, I have demonstrated in this thesis that magnetotaxis enables directed motion of Magnetospirillum magneticum over long distances in flow conditions relevant to both aquatic environments and biomedical applications. These MTB can overcome higher flow velocities when directed to swim perpendicular to the flow as compared to upstream. In addition, I showed that magnetotaxis enables MTB to migrate effectively through both homogenous and heterogeneous porous micromodels, interacting with obstacles and overcoming tortuous flow fields. These results bring new insight into MTB navigation in environments similar to their natural habitats, and their potential in vivo applications as microbiorobots. Lastly, I have presented a biologically-driven magnetic actuation of droplets on a superhydrophobic surface using MTB. With magnetotaxis for navigation, it is possible to harness MTB to transport microdroplets, thus suggesting their potential for lab-on-a-chip applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».