Assembling of an experimental setup to study biofilms in flow chambers

Abstract

ABSTRACT: A new experiment was developed in which the growth rate of Escherichia coli bacterial colonies (biofilms) were studied under the effect of different flow velocities of growth medium. The phases of the experiment consisted of: i) the creation of the chip (microfabrication), ii) preparation of the bacteria inoculum and iii) the monitoring of their growth. All of the three phases exhibited difficulties, in which the sealing and the air bubbles can be singled out. Despite these problems, the simulation of the bacterial growth under the velocities of 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.07 and 0.10 mL/ min were recorded once and the bacterial growth of the 0.02, 0.04 and 0.10 mL/min chips were analyzed by measuring the density of the biofilms observing the grey scale throughout the trial and the statistical analysis in the last image that was recorded. This gave a general idea of what could be expected: high biofilm growth rates at low flows and low growth rate at large velocities. It was also noted that at large flows, the biofilms grew homogeneously while it was less homogeneous at low velocities.

RESUMEN: Se ha montado un experimento nuevo en el que se ha estudiado el crecimiento de las colonias de bacterias (biofilms) de Escherichia coli en un chip creado a partir de PDMS dependiendo del flujo del líquido nutritivo que se le inyectaba. Se expondrán las fases de i) microfabricación para crear el chip, ii) la preparación del inoculo de bacterias y de iii) la parte de seguimiento del crecimiento en los chips (microfluidica). Se explicará el dispositivo experimental de cada fase, y los problemas que surgieron en las mismas, en especial el sellado del chip al cubreobjetos de cristal y las burbujas de aire. Pese a estos problemas se simularon una única vez corrientes de 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.07 y a 0.10 mL/ min. De estos resultados, el crecimiento de los biofilms creados en los chips a 0.02, 0.04 y 0.10 mL/min fueron analizados midiendo la densidad de éstos mediante la observación de la escala de grises a lo largo de todo el proceso y el análisis estadístico de la última imagen tomada. Los resultados obtenidos dieron una idea general de lo que ocurre: gran crecimiento de los biofilms a flujos bajos y bajo crecimiento en flujos altos. También se observó gran homogeneidad de crecimiento en flujos altos y poca en flujos bajos.