Resumen - Cuantificación impulsada por el Espacio Latente de la Formación de Biofilms utilizando Microfluídica de Gotas a Tiempo Resuelto

Cuantificación impulsada por el Espacio Latente de la Formación de Biofilms utilizando Microfluídica de Gotas a Tiempo Resuelto

2025-07-10 11:00:08

{"Daniela Pérez Guerrero","Jesús Manuel Antúnez Domínguez","Aurélie Vigne","Daniel Midtvedt","Wylie Ahmed","Lisa D. Muiznieks","Giovanni Volpe","Caroline Beck Adiels"}

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Este documento de investigación presenta una plataforma microfluídica basada en gotas novedosa para el estudio in situ de la formación de biofilms bacterianos. La plataforma genera gotas monodispersas que contienen bacterias, que luego se atrapan en compartimentos para permitir un acceso óptico continuo durante todo el proceso de formación del biofilm. Las gotas actúan como cultivos miniatura, permitiendo la imagen y análisis de alto rendimiento de microentornos cerrados. La plataforma es compatible con diversas modalidades de microscopía, incluyendo microscopía de fluorescencia y de campo claro, y es adaptable a diferentes experimentos basados en los datos adquiridos, la resolución temporal y el rendimiento. Para procesar y analizar el gran y complejo conjunto de datos de imágenes, los investigadores integraron una herramienta de análisis de imágenes automatizada y no supervisada basada en un Autoencoder Variable (VAE). Este enfoque impulsado por IA captura eficientemente las estructuras de biofilm en un espacio latente, permitiendo el reconocimiento y análisis de patrones detallados. El estudio demuestra la detección y cuantificación precisas de biofilms mediante la aplicación de umbralización y máscaras a las representaciones del espacio latente, lo que permite la medición precisa de áreas de biofilm y agregados. Al integrar análisis impulsados por IA con microfluídica basada en gotas, la plataforma ofrece una herramienta escalable y robusta para avanzar en estrategias tanto en aplicaciones de biofilm como en su control. La plataforma se utilizó para estudiar el proceso de formación de biofilm de Bacillus subtilis bajo diferentes condiciones ambientales, como disponibilidad de nutrientes y tratamientos químicos. Los resultados revelaron factores que promueven o inhiben la formación de biofilm, proporcionando valiosas insucciones sobre los mecanismos que regulan la formación de biofilm. En resumen, el estudio presenta una herramienta poderosa para estudios de alto rendimiento y cuantitativos del comportamiento de biofilm, ofreciendo nuevas posibilidades para entender y controlar la formación de biofilm en diversas aplicaciones, incluyendo la salud, la bioremediación y la biotecnología.