بررسی عددی اثر برخی پارامترهای مدل سازی ریاضی زیست حسگر تک آنزیمی بر پایه واکنش آنزیمی میکائیلیس-منتن

Abstract

با توسعه فناوری زیست‌حسگر در علوم مختلف، مدل‌سازی ریاضی زیست‌حسگر‌ها موضوعی ضروری و حائز اهمیت به نظر می‌رسد. در این مقاله به شبیه‌سازی عددی مدل ریاضی زیست‌حسگر آمپرومتری برپایه‌ی آنزیم می‌پردازیم. این مدل براساس معادلات نفوذ-واکنش شامل جمله‌ی غیرخطی واکنش آنزیمی میکائیلیس - منتن است. معادلات حاکم با استفاده از روش هم‌مکانی توابع پایه‌ی شعاعی چند‌ربعی برای متغیر مکان و طرح شبه ضمنی اویلر پسرو برای متغیر زمان گسسته‌سازی می‌شوند. تاثیر پارامتر نفوذ - واکنش بر سایر پارامترهای مدل ریاضی و پاسخ زیست‌حسگر بررسی می‌گردد. ارتباط مستقیم چگالی جریان با بیشینه سرعت آنزیمی و ضریب نفوذ- واکنش بررسی می‌شود. همچنین اثر پایدارتر رفتار زیست‌حسگر با لایه‌ آنزیمی ضخیم‌تر نسبت به نوع مشابه آن با لایه‌ نازک‌تر نیز نشان داده می‌شود. در این بررسی بیشینه سرعت آنزیمی و ضخامت لایه آنزیمی به ترتیب در محدوده 9-^10 تا 3-^10 و 005/ تا 09 / در نظر گرفته می‌شود.

Keywords

• زیست حسگر
• روش هم مکانی توابع پایه شعاعی
• معادله نفوذ-واکنش
• واکنش آنزیمی میکائیلیس-منتن