Amperometrinių biojutiklių su sinerginių substratų stiprinimu kompiuterinis modeliavimas

Santrauka

Šiame straipsnyje yra tiriamas amperometrinis biojutiklis, kuriame biojutiklio atsakas yra stiprinamas chemiškai – sinerginiais substratais. Tokiuose biojutikliuose, be substrato, kurio koncentracija matuojama, naudojamas ir pagalbinis substratas, reikalingas substratų sinergetikai. Biojutiklis yra modeliuojamas naudojant nestacionarias netiesines reakcijos-difuzijos lygtis. Modeliuojami keturi biojutiklio sluoksniai: fermento sluoksnis, kuriame vyksta visos biocheminės reakcijos ir difuzija, dializės
membrana ir difuzijos sluoksnis, kuriuose vyksta tik difuzija ir reakcijos, kuriose nedalyvauja fermentas, o ketvirtasis sluoksnis yra tirpalo dalis, kurioje palaikoma vienoda medžiagų koncentracija. Lygčių sistema sprendžiama skaitiškai, naudojant baigtinių skirtumų metodą. Tiriama biojutiklio atsako bei jautrio priklausomybė nuo substratų koncentracijų ir nuo difuzijos sluoksnio storio.

Modelling Amperometric Biosensors with Synergistic Substrate Amplification
Dainius Šimelevičius, Romas Baronas

Summary
Computational modelling of a biosensor in which chemical amplification by synergistic substrates takes place was investigated in this study. In the biosensors of this type, in addition to the substrate (analyte), another auxiliary substrate is used. It is necessary to achieve the substrates synergy. The operation of the biosensor is modelled using non-stationary reactiondiffusion equations. The model involves four regions: the enzyme layer where the enzymatic reactions as well as the mass transport by diffusion take place, the dialysis membrane and the diffusion limiting region where the mass transport by diffusion and non-enzymatic reactions take place, and the convective region in which the analyte concentration is maintained constant. The equation system is solved numerically using the finite difference technique. The biosensor response dependency on substrate concentrations and the diffusion layer thickness, as well as the biosensor sensitivity dependence on the same parameters have been studied.

"line-height: 18px;">