مدل‌سازی ریاضی زیست‌حسگر: مقدمه‌ای برای شیمیدانان و ریاضیدانان
فلیکساس ایراناوسکاس، یوزاس کولیس، روماس باروناس
کتاب «مدل‌سازی ریاضی زیست‌حسگر: مقدمه‌ای برای شیمیدانان و ریاضیدانان» نوشتهٔ روماس باروناس، فلیکساس ایراناوسکاس و یوزاس کولیس، اثری جامع در زمینهٔ مدل‌سازی زیست‌حسگرها است که در سال ۱۳۹۲ توسط انتشارات دانشگاهی کیان منتشر شده است.
ویژگی‌های کتاب:
- رویکرد میان‌رشته‌ای: ترکیب مفاهیم شیمی، ریاضیات و مهندسی زیستی برای تحلیل عملکرد زیست‌حسگرها.
- تمرکز بر زیست‌حسگرهای آنزیمی: بررسی زیست‌حسگرهای آمپرو‌متریک، پتانسیومتریک و نوری با استفاده از بیوکاتالیزورها.
- مدل‌سازی تحلیلی و عددی: ارائهٔ روش‌های حل معادلات دیفرانسیل جزئی مرتبط با فرآیندهای انتشار و واکنش‌های آنزیمی.
- بررسی ساختارهای پیچیده: مدل‌سازی زیست‌حسگرهای چندلایه، چندآنزیمی و با هندسه‌های پیچیده مانند غشاهای سوراخ‌دار.
- پردازش سیگنال: توضیح روش‌های تقویت سیگنال بیوشیمیایی، تبدیل‌های آنزیمی و استفاده از شبکه‌های عصبی مصنوعی برای تحلیل داده‌ها.
محتوای کتاب:
این کتاب به مدل‌سازی زیست‌حسگرها با استفاده از روش‌های تحلیلی و عددی برای حل معادلات دیفرانسیل جزئی می‌پردازد. هدف اصلی، ارزیابی پارامترهای حیاتی و شرایط تعیین‌کننده پاسخ زیست‌حسگر است.
در این راستا، راه حل‌های تحلیلی معادلات دیفرانسیل جزئی که عملکرد زیست‌حسگرها را توصیف می‌کنند، به تفصیل ارائه شده‌اند. مباحث کتاب شامل معرفی مدل‌سازی ریاضی زیست‌حسگر، سینتیک واکنش‌های کاتالیستی زیستی، تابع مبدل حسگرهای زیستی و طرح کلی فعالیت زیست‌حسگرها است.
همچنین، عملکرد زیست‌حسگرهای تک‌آنزیمی و چندآنزیمی، نتایج مدل‌سازی حسگرهای زیستی میکروبی و مدل‌های ریاضی چندلایه بررسی شده‌اند. در نهایت، اشکال مختلف معادلات نفوذی خطی و روش‌های حل آن‌ها برای ارزیابی زیست‌حسگر مورد مطالعه قرار گرفته‌اند.
مخاطبان کتاب:
این کتاب برای دانشجویان و پژوهشگران در زمینه‌های شیمی، ریاضیات کاربردی، مهندسی زیستی و فیزیک نظری مناسب است. همچنین، برای افرادی که در توسعه و بهینه‌سازی زیست‌حسگرها فعالیت می‌کنند، منبعی ارزشمند محسوب می‌شود.
در مجموع، «مدل‌سازی ریاضی زیست‌حسگر» اثری جامع و کاربردی است که با ترکیب مفاهیم نظری و عملی، به درک بهتر عملکرد زیست‌حسگرها کمک می‌کند. این کتاب با ارائهٔ روش‌های مدل‌سازی پیشرفته، به پژوهشگران و متخصصان در طراحی و بهینه‌سازی زیست‌حسگرهای نوین یاری می‌رساند.