Modelagem matemática e simulação numérica de um biosensor amperométrico enzimático de monocamada: uma aplicação da abordagem do Método das Diferenças Finitas (MDF)

Abstract

Biossensores são uma classe de sensores destinados a realizar medições envolvendo substâncias orgânicas. Esses sensores apresentam inúmeras vantagens de utilização, que vão desde a miniaturização até a portabilidade do equipamento, possibilitando assim sua utilização de forma fácil e em uma gama muito ampla de locais. Este trabalho tem como foco avaliar o funcionamento de um biossensor amperométrico enzimático de monocamada através de um processo de modelagem matemática de seu princípio de funcionamento a partir de Equações Diferenciais Parciais (EDP) e das condições de contorno/iniciais que regem e caracterizam este tipo de equipamento, os sistemas de equações criadas foram resolvidas com base nas técnicas do Método das Diferenças Finitas (MDF) e com o auxílio de um código computacional para fornecer a solução do sistema avaliado. Por fim, foram simulados testes para avaliar os impactos que cada parâmetro exerce na resposta do sistema, foram realizados testes de sensibilidade para cada um de seus parâmetros, por meio de um biossensor amperométrico enzimático de monocamada. Com os resultados, foi possível observar os impactos que fatores como a taxa enzimática máxima (VMAX), a espessura da camada enzimática (d) e a concentração inicial do substrato (S0) têm na resposta do sistema, que são considerados importantes em um projeto de biossensores.