面向含吸收接收端控释给药的扩散移动分子通信

纳米颗粒药物载体在促进高效靶向给药方面发挥重要作用,即提高治疗成功率并降低药物成本与副作用。然而,纳米颗粒药物载体的移动性给给药系统设计带来挑战。此外,治疗效果关键取决于药物吸收的速率与持续时间。因此,本文旨在设计一种具有移动药物载体的控释给药系统,在 prescribed 时间段内确保期望的药物吸收速率的同时,最小化所释放药物的总量。我们将移动药物载体建模为移动发射机,将靶病变细胞建模为吸收接收机,并将收发机间的信道建模为时变信道,因为载体移动性导致药物分子的时变吸收速率。基于此,我们发展了一种分子通信(MC)框架来设计该控释给药系统。特别地,我们推导了信道冲激响应(CIR)的均值、方差、概率密度函数与累积分布函数的新解析表达式。借助 CIR 的统计分析,我们设计并评估了控释给药系统的性能。数值结果表明,与恒定释放速率设计相比,所释放药物量显著节省,并揭示了考虑药物载体移动性对于可靠给药的必要性。