Difference between revisions of "Team:SJTU-BioX-Shanghai/Adhesion"

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                     Assumptions
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                     Initial Assumptions
 
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             <p>The major equations used in locomotion model was:</p>
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             <p>The major equations used in locomotion model were:</p>
  
 
<p>$$\rho \frac{\partial u_{fluid} }{\partial t}+\rho (u_{fluid}\cdot \triangledown )=\triangledown \cdot [-pI+\mu (\triangledown u_{fluid}+(\triangledown u_{fluid})^{T}]+F+\rho g (1) $$  <br/>
 
<p>$$\rho \frac{\partial u_{fluid} }{\partial t}+\rho (u_{fluid}\cdot \triangledown )=\triangledown \cdot [-pI+\mu (\triangledown u_{fluid}+(\triangledown u_{fluid})^{T}]+F+\rho g (1) $$  <br/>
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             <p> The simulation of microbe's locomotion demonstrated in Fig 1, was in overall Gaussian distribution. The micro-particles in outer field move slower than the inner, which may mainly due to the higher intense of drag force near to the colon epithelium. </p>
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             <p> The velocity field of particles was in Gaussian distribution,of which the inner particles move quiker than outer ones (Fig.1).  
           
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             <!--******************************Fig 1****************************-->
 
             <!--******************************Fig 1****************************-->
 
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             <p> xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx.</p>
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<!--******************************illustration of hydrogel introduction****************************-->
 
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<img src="https://static.igem.org/mediawiki/2018/d/d7/T--SJTU-BioX-Shanghai--model_coupling.gif"/>
 
<img src="https://static.igem.org/mediawiki/2018/d/d7/T--SJTU-BioX-Shanghai--model_coupling.gif"/>
     <p class="fig_illustration">Fig 2. Illustration of bacteria loaded hydrogel.</p>
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     <p class="fig_illustration">Fig 2. Coupling reaction of microbe and liquid .</p>
 
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            <!--*****************************Table 1****************************-->
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            <div class="table_in_text">
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                <p class="table_illustration">Table 1. Colony forming units per 0.1 OD<sub>600</sub></p>
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            <table style="border-collapse: collapse; ">
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                <tr style="border-top:2px solid #000;">
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                    <th rowspan="2">samples</th>
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                    <th colspan="3">dilution factor</th>
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                    <th rowspan="2">CFU/mL</th>
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                </tr>
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                <tr>
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                    <td>8&times;10<sup>4</sup></td>
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                    <td>8&times;10<sup>5</sup></td>
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                    <td>8&times;10<sup>6</sup></td>
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                </tr>
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                <tr style="border-top:2px solid #000;">
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                    <td>1.1</td> <td>TNTC</td> <td>48</td> <td>11</td> <td>3.84E+07</td>
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                </tr>
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                <tr>
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                    <td>1.2</td> <td>248</td> <td>41</td> <td>10</td> <td>3.28E+07</td>
+
                </tr>
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                <tr>
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                    <td>1.3</td> <td>172</td> <td>54</td> <td>5</td> <td>4.32E+07</td>
+
                </tr>
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                <tr>
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                    <td>2.1</td> <td>TNTC</td> <td>143</td> <td>20</td> <td>1.14E+08</td>
+
                </tr>
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                <tr>
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                    <td>2.2</td> <td>TNTC</td> <td>153</td> <td>25</td> <td>1.22E+08</td>
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                </tr>   
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                <tr>
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                    <td>2.3</td> <td>TNTC</td> <td>151</td> <td>18</td> <td>1.21E+08</td>
+
                </tr>
+
                <tr>
+
                    <td>3.1</td> <td>TNTC</td> <td>119</td> <td>16</td> <td>9.52E+07</td>
+
                </tr>
+
                <tr>
+
                    <td>3.2</td> <td>TNTC</td> <td>125</td> <td>19</td> <td>1.00E+08</td>
+
                </tr>
+
                <tr>
+
                    <td>3.3</td> <td>TNTC</td> <td>89</td> <td>18</td> <td>7.12E+07</td>
+
                </tr>
+
                <tr>
+
                    <td>4.1</td> <td>TNTC</td> <td>209</td> <td>16</td> <td>1.67E+08</td>
+
                </tr> 
+
                <tr>
+
                    <td>4.2</td> <td>TNTC</td> <td>130</td> <td>17</td> <td>1.04E+08</td>
+
                </tr>
+
                <tr style="border-bottom:2px solid #000;">
+
                    <td>4.3</td> <td>TNTC</td> <td>164</td> <td>10</td> <td>1.31E+08</td>
+
                </tr>
+
 
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            </table>
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            </div>
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             <h2>
 
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                 <a id="Developed model ">
 
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                     Section5
 
                     Section5
 
                 </a>
 
                 </a>
 
             </h2>
 
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             <p>XXX XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX  XXX </p>
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             <p> We then considered some biological fators that may influence the binding of E.coli to epithelium. We built the </p>
 
              
 
              
 
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Revision as of 00:20, 18 October 2018

Adhesion Model

Overview

The locomotion and adhesion of E.coli in real human body were too complex to describe and to detect, whereas the adhesion to detachment ratio was essential for our engineered E.coli’s specific binding performance to lesions. Therefore, we want to simulate the those process through in silico modeling.

The major two questions we want to ask are:

  • 1. How would microbe move in the mucus layer.
  • 2. To which extent engineered E.coli could specifically bind to CRC lesions.

Initial Assumptions

  • 1. The fluid environment of colon was laminar flow with 1 atm Pa. .
  • 2. The elastic properties of E.coli was mainly defined by peptidoglycan layer.
  • 3. The force field in colon was in macro scale.

Theory

The major equations used in locomotion model were:

$$\rho \frac{\partial u_{fluid} }{\partial t}+\rho (u_{fluid}\cdot \triangledown )=\triangledown \cdot [-pI+\mu (\triangledown u_{fluid}+(\triangledown u_{fluid})^{T}]+F+\rho g (1) $$
$$\rho \frac{\partial ^{2}u_{solid}}{\partial t^{2}}= \triangledown \cdot \left ( F S \right )^{t}+F_{v}, F=I+\triangledown u_{solid} (2) $$
$$S=S_{ad}+\jmath _{i}F^{-T}_{ineI}\left ( C:\epsilon _{eI} \right )F^{-1}_{ineI}, \epsilon _{eI}=\frac{1}{2}\left ( F^{T_{eI}}F_{eI}-I \right ), F_{eI}=FF^{-1}_{ineI} (3)$$
$$ S_{ad}=S_{0}+S_{ext}+S_{q} (4) $$
$$ \epsilon =\frac{1}{2}[(\triangledown u_{solid})^{T}+\triangledown u_{solid}+(\triangledown u_{solid})^{T}\triangledown u_{solid}] (5) $$
$$ C=C(E,\vartheta ) (6)$$

Results

The velocity field of particles was in Gaussian distribution,of which the inner particles move quiker than outer ones (Fig.1).

Fig 1.The locomotion of particle in laminar flow.

Fig 2. Coupling reaction of microbe and liquid .

The table template is here.

Section5

We then considered some biological fators that may influence the binding of E.coli to epithelium. We built the