مجله مطالعات علمی فرآورده‌های زیست طبیعی

مدل‌سازی چندفیزیکی مرحله‌ای انتقال باکتری، برهم‌کنش سطحی و تمرکز میدان الکتریکی در ساختار حسگر میکروسیالی گرافن–طلا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی/اصیل

نویسنده

گروه علوم زیست پزشکی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران

چکیده
زمینه و هدف: عفونت‌های باکتریایی و مقاومت ضدمیکروبی، ضرورت توسعه روش‌های سریع شناسایی عوامل عفونی را افزایش داده‌اند. در این پژوهش، رفتار هیدرودینامیکی، انتقال باکتری، برهم‌کنش سطحی و میدان الکتریکی در یک ساختار حسگر میکروسیالی گرافن–طلا با استفاده از مدل‌سازی چندفیزیکی بررسی شد.
روش­ ها: یک مدل دوبعدی در نرم‌افزار COMSOL توسعه یافت که شامل جریان آرام، انتقال گونه رقیق، برهم‌کنش سطحی برگشت‌پذیر، جریان الکتریکی در حوزه فرکانس و ردیابی کیفی ذره بود. جریان در شرایط پایا، میدان الکتریکی در فرکانس 1 کیلوهرتز و انتقال گونه و ردیابی ذره در مطالعه وابسته به زمان بررسی شدند.
یافته ­ها: شبیه‌سازی افزایش موضعی سرعت جریان تا حدود 1/8×10⁻² متر بر ثانیه و فشار در محدوده 0/09 تا 8/81 پاسکال را نشان داد. بیشترین گرادیان پتانسیل در شکاف 50 میکرومتری الکترودها ایجاد شد و شدت میدان الکتریکی به حدود 360 ولت بر متر رسید. همچنین، کاهش غلظت باکتری در نزدیکی سطح حسگر مشاهده شد. متغیر برهم‌کنش سطحی مقدار منفی داشت و متغیر مربوط به رسانندگی سطحی در مدل جریان الکتریکی مورد استفاده قرار نگرفت.
نتیجه­ گیری: مدل دوبعدی، الگوهای پایه جریان، انتقال باکتری، برهم‌کنش سطحی و میدان الکتریکی را در ساختار میکروسیالی گرافن–طلا توصیف کرد. بااین‌حال، نتایج موجود تشخیص باکتری یا تغییر سیگنال الکتریکی ناشی از اتصال باکتری را نشان نمی‌دهد.

کلیدواژه‌ها



مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 31 شهریور 1405