Contributions to mathematical modelling and numerical simulation of biofilms

Resumen

O obxectivo fundamental desta tese é o desenvolvemento e resolución numérica de modelos matemáticos que reproduzan a dinámica de biopelículas, en especial, aquelas formadas por Lisieria monocytogenes, un patóxeno de especial relevancia na seguridade alimentaria. Unha biopelícula é unha capa de microorganismos adheridos a unha superficie e protexidos por unha matriz de expolisacáridos. A estructura das biopelículas fai difícil a eliminación dos microorganismos, de aí que sexa fundamental estudar o tipo de estructuras que se forman ao longo da vida dunha biopelícula para poder deseñar novas técnicas de eliminación. No presente traballo, desenvolvemos modelos que simulan a evolución de diferentes cepas de L. monocytogenes. Comezamos establecendo un modelo 1D capaz de describir a dinámica de cepas chás para, posteriormente, aplicar os coñecementos adquiridos ao desenvolvemento dun modelo 2D capaz de describir estruturas máis complexas. Todos estes modelos resólvense con métodos numéricos eficientes e técnicas numéricas robustas, como o método Level Set, que garanten o bo comportamento das solucións. Finalnlente, os resultados obtidos compáranse coas imáxes de microscopía obtidas en experimentos realizados no Instituto de Investigacions Mariñas, CSIC (Vigo, España) e no Micalis Institute, INRA (Massy, Francia).