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.
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 was:
$$\rho \frac{\partial u_{fluid} }{\partial t}+\rho (u_{fluid}\cdot \triangledown )=\triangledown \cdot [-pI+\mu (\triangledown u_{fluid}+(\triangledown u_{fluid})^{T}]+F+\rho g (1) $$
$$\rho \frac{\partial ^{2}u_{solid}}{\partial t^{2}}= \triangledown \cdot \left ( F S \right )^{t}+F_{v}, F=I+\triangledown u_{solid} (2) $$
$$S=S_{ad}+\jmath _{i}F^{-T}_{ineI}\left ( C:\epsilon _{eI} \right )F^{-1}_{ineI}, \epsilon _{eI}=\frac{1}{2}\left ( F^{T_{eI}}F_{eI}-I \right ), F_{eI}=FF^{-1}_{ineI} (3)$$
$$ S_{ad}=S_{0}+S_{ext}+S_{q} (4) $$
$$ \epsilon =\frac{1}{2}[(\triangledown u_{solid})^{T}+\triangledown u_{solid}+(\triangledown u_{solid})^{T}\triangledown u_{solid}] (5) $$
$$ C=C(E,\vartheta ) (6)$$
Results
The 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.
Fig 1.The locomotion of particle in laminar flow.
xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx.
Fig 2. Illustration of bacteria loaded hydrogel.
The table template is here.
Table 1. Colony forming units per 0.1 OD600
| samples | dilution factor | CFU/mL | ||
|---|---|---|---|---|
| 8×104 | 8×105 | 8×106 | ||
| 1.1 | TNTC | 48 | 11 | 3.84E+07 |
| 1.2 | 248 | 41 | 10 | 3.28E+07 |
| 1.3 | 172 | 54 | 5 | 4.32E+07 |
| 2.1 | TNTC | 143 | 20 | 1.14E+08 |
| 2.2 | TNTC | 153 | 25 | 1.22E+08 |
| 2.3 | TNTC | 151 | 18 | 1.21E+08 |
| 3.1 | TNTC | 119 | 16 | 9.52E+07 |
| 3.2 | TNTC | 125 | 19 | 1.00E+08 |
| 3.3 | TNTC | 89 | 18 | 7.12E+07 |
| 4.1 | TNTC | 209 | 16 | 1.67E+08 |
| 4.2 | TNTC | 130 | 17 | 1.04E+08 |
| 4.3 | TNTC | 164 | 10 | 1.31E+08 |
Section5
XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX
