Previsões teóricas do Modelo dinâmico de bactérias magnetotáticas com dois feixes flagelares

As bactérias magnetotáticas (MTB) pertencem a um grupo de bactérias que sintetizam nanopartículas de óxido ou sulfeto de ferro recobertas por uma membrana, chamadas de magnetossomos, as quais conferem à bactéria um momento magnético permanente que permite a elas alinhar-se passivamente com as linhas de campo magnético da Terra e nadar ao longo delas para encontrar as condições ideais de crescimento e sobrevivência, este comportamento é denominado magnetotaxia. O movimento dessas bactérias é totalmente definido pelos seus flagelos e feito num meio viscoso no regime de baixo número de Reynolds. No presente trabalho, foi proposto um modelo dinâmico de seis graus de liberdade (6-DoF) para uma bactéria esférica com dois feixes de flagelos e uma cadeia de magnetossomos (momento magnético) posicionada no centro da esfera entre os dois flagelos, com o intuito de realizar simulações numéricas e analisar as trajetórias das MTB, sendo este o principal objetivo da presente pesquisa. A solução numérica mostrou que a trajetória da bactéria é uma hélice cilíndrica orientada na direção do campo magnético, sujeita a condições específicas de inclinação (γ) e força dos flagelos, os quais são parâmetros fundamentais para a análise do padrão e/ou velocidade. Assim, foi revelado que o movimento é altamente sensível não apenas ao campo magnético, mas também à disposição dos flagelos. No referente aos comportamentos das coordenadas cartesianas que evidenciaram a formação de trajetórias helicoidais, dois tipos diferentes de oscilações foram notados na evolução individual da coordenada x em função do tempo, interpretadas como uma variação no diâmetro da hélice conforme os parâmetros são alterados e que influem notoriamente nas mudanças nos padrões das trajetórias. Por outro lado, foi demonstrado que a frequência é sensível a variações nos valores de forças flagelares e inclinação (γ), permanecendo constante para variações de campo. Enquanto a análise da velocidade axial em função de γ, mostrou a inclinação ótima dos flagelos que permite à bactéria se movimentar com a máxima velocidade possível. O modelo usado, e os resultados obtidos indicaram que a magnitude das forças e a posição dos flagelos no corpo da bactéria, têm influência nas mudanças das trajetórias e na velocidade da bactéria, aumentando a variabilidade de sua dinâmica de movimento. O que sugere a relevância do desenvolvimento de modelos cada vez mais específicos para a compreensão e análise do movimento das bactérias magnéticas, sendo estes primordiais nas pesquisas sobre potenciais aplicações em nanotecnologia e biomedicina.