Spreading and wettability of gel surfaces, involments for the swarming of B.Subtilis
Phénomènes d'étalement et de mouillage à la surface d'un gel et implications pour la migration en masse chez B. subtilis
Résumé
Gels wetting draws fondamental interest from Physics industry and also Biology: when bacteria Bacilus.Subtilis mass migrates on gel culture medium, it produces surfactin, a powerfull surfactant. We develop an optical setup for the visualisation of the free surface of a spreading drop on agar gel. A drop containing surfactin spreads spontaneously. When it starts to retract, a surfactin front appears all around the edges and propagates according to a radial expansion in power law with times . The measured spreading coefficients are unexpectedly and we propose phenomenological explanations for this slow dynamics. The dynamics shows dependences on agar concentration and on the medium chemical composition. We discuss similarities between our observations and swarming of B.Subtilis for which front dynamics and dendritic expansion seems strongly correlated. Surprisingly, a partial wetting situation is observed in the case of pure water drops on the agar gel surface which contains up to 99,5% of the same liquid. We measure an important wetting hysteresis only partially linked to the soft character of the subtrates. Existing models failed to describe our measuress and we propose a more general model including gel surface tension which shows better agreement with our observations.
Le mouillage dʼun gel présente un intérêt fondamental pour la physique, lʼindustrie mais aussi en biologie: lors, par exemple, de la migration en masse de bactéries Bacilus Subtilis sur des milieux de culture gélosés où celle-ci synthétise un puissant tensioactif appelée surfactine. Un dispositif de reconstruction optique a été mis au point afin de suivre l'évolution de la surface libre d'une goutte posée à la surface d'un gel d'agar. Une goutte contenant de la surfactine s'étale spontanément. Lorsqu'elle entame sa rétraction, un front de surfactant apparaît tout autour de ses bords et se propage selon une dynamique de croissance radiale en loi de puissance du temps. Nous obtenons des exposants d'étalement remarquablement faibles. Des scénarios expliquant cette dynamique lente sont proposés. Cette dynamique présente une dépendance vis à vis de la concentration du gel en polymères mais aussi vis à vis de la physico-chimie du milieu employé, montrant ainsi le caractère non-universel de cet exposant pour des gels aux propriétés mécaniques identiques. Nous discutons des similitudes entre nos observations et le swarming de B.Subtilis, pour lequel la dynamique du front et la croissance dendritique semblent fortement corrélées. Étonnamment, nous observons une situation de mouillage partiel dans le cas d'une goutte d'eau déposée à la surface d'un gel qui est pourtant constitué jusqu'à 99,5% du même liquide. Nous mesurons une hystérésis de mouillage importante partiellement lié au caractère déformable.du substrat Les modèles existants échouent à décrire nos mesures, nous proposons un modèle tenant compte de la tension de surface du gel qui prédit mieux nos observations.
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