Modelo físico de los parámetros y efectos hidrodinámicos involucrados en una separación óptima de células usando una técnica campo-flujo (s-splitt)

Abstract

Este trabajo reporta un modelo de separación y los parámetros físicos necesarios para enriquecer fracciones de un organelo intracelular llamado vacuola parasitófora PV. La PV es generada al interior de macrófagos (células del sistema inmune) de la línea celular J774.A1 al ser infectados por el parásito Leishmania amazonensis. Para la separación se usó la técnica de separación hidrodinámica llamada Splitt thin flow fractionation acoplada a una celda de separación Step-Splitt. Se determinaron los parámetros propios (densidad, tamaño, forma), de esta línea celular sin infección, en infección por el parásito L. amazonensis y luego de ruptura mecánica. Además se determinaron las propiedades físicas del fluido transportador en el dispositivo Step-Splitt (densidad, viscosidad dinámica) a dos temperaturas diferentes en el rango fisiológico. Con el hallazgo de estos parámetros y con criterios de sedimentación gravitacional de los cuerpos celulares se diseñó, construyó y simuló mediante el paquete CFD Fluent® la celda de separación, para analizar la estabilidad hidrodinámica y los parámetros que optimizan la separación de estos organelos celulares.

This manuscript reports a fractionation model using a hydrodynamic cell separation technique called Splitt Thin Flow (SPLITT) coupled to a Step-Splitt mechanism to separate a fraction of an intracellular organelle called the parasitophorous vacuole (PV) of Leishmania amazonesis. It reports the physical parameters involved in the enrichment of PVs which are generated inside macrophages (immune system cells) after interaction with the parasite Leishmania. The physical parameters (density, size, shape) of the macrophage-like mammalian cell line J774.A1 were measured in control conditions and after infection. Differences in density, size and shape were found between these two groups of cells and after mechanical disruption of infected cells. The physical parameters of the carrier fluid (density and dynamical viscosity) were also measured at two different temperatures within the physiological range. Based on the parameters found and gravitational sedimentation criteria over the cell bodies, a Step Splitt cell was designed built and simulated using the CFD Fluent® Package to analyze the hydrodynamic stability and the potential parameters to achieve organelle separation.