Experimentos con microscopía óptica de párticulas Brownianas atadas a biopolímeros asociados a la diatomeas Nitzschia sp. y análisis de escala de las trayectorias de las diatomeas.

Abstract

"En este trabajo reportamos los resultados de dos tipos de experimentos realizados con la diatomea rafidea Nitzschia sp. a nivel de células individuales por medio de microscopía óptica. En el primer experimento se capturó en video el movimiento Browniano con atadura de microesferas de poliestireno (1.26 m) donde la atadura consistió de nanofibras adhesivas asociadas a las biopelículas formadas en superficies por diatomeas de esta especie. En el segundo experimento, también por video microscopía, capturamos las trayectorias de diatomeas vivas Nitzschia sp. Para ambos experimentos se obtuvieron las series de tiempo correspondientes al movimiento Browniano con atadura y a la motilidad celular, respectivamente, y estas series fueron analizadas por el método estadístico de escala Anális de Fluctuaciones sin Tendencia (DFA, en inglés) optimizado por una transformada ondeleta. De esta manera se determinó el exponente de Hurst que caracteriza la naturaleza del movimiento Browniano de atadura y del movimiento de diatomeas vivas. Del punto de vista de fluctuaciones 1~f , encontramos que el movimiento de atadura de las microesferas es persistente, sugiriendo un movimiento Browniano de carácter fractal. Por otro lado, el movimiento celular de las diatomeas Nitzschia sp., también persistente, sugiere una motilidad celular activa con un tipo de memoria."

"In this thesis, we report the results of two types of experiments we performed with the raphid type Nitzschia sp. diatom of the single cell level using optical microscopy. In the first experiment, the tethered Brownian motion of polystyrene microspheres (1.26 m) was captured in video in which the tether consisted of adhesive nanofibers associated to the biofilms formed on surfaces by diatoms of this species. In the second experiment, also done with video microscopy, we captured the trajectories of live Nitzschia sp. diatoms. For both experiments, the time series corresponding to the tethered Brownian motion and the cell motility, respectively, were obtained and analyzed with the scaling statistical method Detrended Fluctuation Analysis (DFA) optimized via a wavelet transfrom. In this way, we determined the Hurst parameter that characterizes the nature of the tethered Brownian motion and that of live diatoms. From the standpoint of 1~f fluctuations, we have found that the tethered motion of microspheres is persistent, suggesting a Brownian motion with a fractal feature. On the other hand, the cell motion of Nitzschia sp. diatoms, also persistent, suggests an active cell motility with a kind of memory."