Biofilm streamer growth dynamics in various microfluidic channels.

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From: Canadian Journal of Microbiology(Vol. 68, Issue 5)
Publisher: NRC Research Press
Document Type: Report
Length: 4,281 words
Lexile Measure: 1500L

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Abstract :

Biofilms are microbial colonies that are encapsulated in extracellular polymers secreted by cells through their proliferation and differentiation. Biofilms exist on solid surfaces, liquid surfaces, or in liquid media, where the growth of the bacterial biofilm is closely related to the velocity of the secondary flow, main flow, and geometry of the channel, which are difficult to measure in a natural fluid environment, making the study of the biofilm streamer growth process difficult. In this study, we used microfluidic channels made of polydimethylsiloxane to study the growth dynamics of Bacillus subtilis biofilm streamers. We observed that the biofilm streamer growth undergoes three stages with different growth characteristics. First, we found that the initial growth of the streamer is located at the position with the maximum value of P = secondary flow velocity * main flow velocity. Second, the biofilm underwent floating growth around the microcolumn obstacle. After the transition stage, the last growth stage includes two types because of the different attachment strengths and mechanical properties of the biofilm. Our research provides new insights into the formation and shedding of biofilm streamers in natural and industrial environments and helps us to better understand biofilm growth in fluid flow. Key words: microfluidic channel, Bacillus subtilis biofilm, secondary flow, biofilm streamer growth dynamics. Les biofilms consistent en colonies microbiennes encapsulees dans un polymere extracellulaire secrete par les cellules lors de leur proliferation et leur differenciation. Le biofilm existe sur des surfaces solides, des surfaces liquides ou dans des milieux liquides, ou la croissance du biofilm bacterien est etroitement liee a la vitesse du flux secondaire, au flux principal et a la geometrie du canal; ces facteurs sont difficiles a mesurer dans l'environnement naturel des fluides, ce qui rend l'etude du processus de croissance du ruban (streamer) de biofilm difficile. Dans cet article, les auteurs utilisent des canaux microfluidiques en polydimethylsiloxane pour etudier la dynamique de croissance du ruban de biofilm de Bacillus subtilis en flux. Ils ont observe que la croissance du ruban de biofilm se deroule en trois etapes avec des caracteristiques de croissance differentes : tout d'abord, ils constatent que la croissance initiale du ruban se situe a la position ayant la valeur maximale de P = vitesse du flux secondaire x vitesse du flux principal. Deuxiemement, le biofilm passe par une croissance flottante autour de l'obstacle de la microcolonne. Enfin, apres l'etape de transition, la derniere etape de croissance comprend deux types en raison des differentes forces d'attachement et proprietes mecaniques du biofilm. Cette recherche fournit de nouvelles perspectives sur la formation et la liberation des rubans de biofilms dans les environnements naturels et industriels, et aide a mieux comprendre la croissance des biofilms dans les flux de fluides. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : canal microfluidique, biofilm de Bacillus subtilis, flux secondaire, dynamique de la croissance du ruban de biofilm.

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Gale Document Number: GALE|A703478112