Glukoz konsantrasyonu ölçümü için bir elektrokimyasal biyosensör tasarımı ve modellenmesi

Biyokimyasal olayların incelenmesinde ve oluşan değişimlerin algılanmasında biyosensörler yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Bir biyosensör biyoaktif tabaka, sinyal iletici sistem, kaydedici olmak üzere üç temel bileşenden oluşmaktadır. Biyosensörler yüksek duyarlılıklı, hızlı, basit ve ucuz cihazlardır. Biyosensörlerin tasarımında enzimler, biyomateryaller, dokular kullanılabilmektedir. Enzimler protein yapısında olup tepkimeleri belirli koşullarda gerçekleştiren biyokatalizörlerdir ve tepkimenin hızlanmasına sebep olurlar. Bu çalışmada glukozun enzim bağımlı oksidasyon ve redüksiyon tepkimelerini incelemiştir. Bu amaçla bir mikro kanal yüzeyine bir elektrot yerleştirilmiştir. Elektrot üzerinde oluşan redoks tepkimeleri sonucu akım değişimleri çevrimsel voltametri ile izlenmiştir. Mikrokanala entegre biyosensörün tasarımı ve sonlu elemanlar analizi için Comsol Multiphysics v3.5a kullanılmıştır. Matematiksel modelleme öncelikli olarak mikrokanal boyunca sıvı akışı olmadan gerçekleştirilmiştir. Sonrasında mikrokanal girişine laminer akış koşulları altında bir sıvı girişi tanımlanarak analizler yapılmıştır. Bu çalışmada laminer akış varlığında çevrimsel voltametriden elde edilen maksimum akımın yükseldiği gözlemlenmiştir. Simülasyonlar, sıvı akış hız şiddetinin arttırılmasının biyosensörün etkinliğinin arttırdığını göstermiştir.