基于分子通信的多纳米机器人局部靶向药物传送关键技术研究
发布时间：2022-10-29 14:27
由于主要依靠分子的扩散作用,传统的药物传送方式（如静脉注射）通常是低效率的。靶向药物传送通过表面修饰的纳米药物载体进行药物传送,可减轻给健康组织带来的副作用。当前的靶向药物传送方式—被动靶向和主动靶向,可使实际到达肿瘤目标的药物比率达到10%左右,但效率仍然较低。药物载体能够向靶向目标自主聚集具有十分重要的意义,新一代靶向药物传送系统将能够自主的向疾病部位聚集并穿透深部组织,而不受血液或淋巴流的影响。随着纳米技术的发展,改进的细菌、生物纳米机器人作为自主性药物载体将进一步提高靶向药物传送效率。多纳米机器人向靶向目标区域聚集和在靶向目标区域药物分子释放是多纳米机器人局部靶向药物传送中的核心问题。分子通信被认为是适用于靶向药物传送的一种很有前途的新兴通信方式,无论对于多纳米机器人靶向目标聚集还是药物分子释放都具有十分重要的作用。本文针对新一代基于自主药物载体的靶向药物传送,研究基于分子通信的多纳米机器人局部靶向药物传送关键技术。靶向目标聚集控制策略是多纳米机器人局部靶向药物传送的关键技术之一。针对这个问题,本文提出了一种多纳米机器人向血管壁肿瘤目标聚集的控制策略,该策略通过两类化学分子信号...
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题研究的背景和意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 靶向药物传送系统
1.3.2 纳米机器人
1.3.3 多纳米机器人局部靶向目标区域聚集
1.3.4 分子通信及其在药物传送中的应用
1.4 论文的主要研究内容及章节安排
第二章 多纳米机器人靶向目标区域聚集控制策略
2.1 引言
2.2 血管微环境物理特性
2.2.1 血流速度特性
2.2.2 纳米机器人流体中被动运动
2.2.3 肿瘤生物标记物分子浓度
2.3 纳米机器人模型
2.4 多纳米机器人肿瘤目标区域聚集控制策略
2.4.1 基于化学分子信号的纳米机器人群聚集算法
2.4.2 纳米机器人发射声学信号
2.4.3 多纳米机器人肿瘤目标区域聚集控制策略
2.5 仿真试验与结果
2.6 本章小结
第三章 纳米机器人药物释放速率、反应速率及效率之间的关系
3.1 引言
3.2 药物分子传送通道
3.3 基于碰撞接收的药物分子传送效率
3.4 基于米氏动力学(Michaelis-Menten Kinetics)接收的药物分子传送效率
3.5 仿真数据和结果
3.5.1 基于药物分子碰撞接收的仿真结果及分析
3.5.2 基于米氏动力学接收的仿真结果及分析
3.6 本章小结
第四章 基于细菌趋化与群体感应的纳米机器人药物传送系统
4.1 引言
4.2 细菌群体感应行为及其数学模型
4.3 基于细菌趋化与群体感应的纳米机器人行为选择策略
4.4 群体感应阈值TAI估算
4.5 基于肿瘤生物标记物浓度变化的纳米机器人药物释放速率
4.6 仿真建立与结果分析
4.6.1 仿真环境建立与参数设置
4.6.2 仿真结果及其分析
4.7 本章小结
第五章 纳米机器人药物分子初始释放速率优化
5.1 引言
5.2 药物分子扩散过程
5.3 基于M/M/r/r排队论的配体-受体一级反应模型
5.3.1 马尔可夫过程与生灭过程
5.3.2 M/M/r/r损失制排队论与一级配体-受体反应模型
5.4 纳米机器人药物分子初始释放速率优化
5.5 仿真结果与分析
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 研究结论
6.2 研究展望
参考文献
作者在攻读博士学位期间公开发表的论文
作者在攻读博士学位期间参与的科研项目及学术活动
作者在攻读博士学位期间获得的奖励
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速自动化细胞机械特性测量系统[J]. 王智博,刘连庆,王越超,席宁,董再励,黄树涛. 自动化学报. 2012(10)
[2]微纳米生物机器人与药物靶向递送技术[J]. 刘菡萏,王石刚,徐威,梁庆华. 机械工程学报. 2008(11)
[3]磁性靶向药物递送中铁磁流体的动力学建模[J]. 刘菡萏,徐威,梁庆华,王石刚,柯遵纪. 应用数学和力学. 2008(10)
[4]微操作机器人显微视觉系统若干问题[J]. 孙立宁,陈立国,刘品宽,荣伟斌. 光学精密工程. 2002(02)
[5]微操作机器人系统的研究开发[J]. 毕树生,宗光华. 中国机械工程. 1999(09)
[6]面向生物工程实验的微操作机器人[J]. 卢桂章,张建勋,赵新. 南开大学学报(自然科学版). 1999(03)
本文编号：3697853
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题研究的背景和意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 靶向药物传送系统
1.3.2 纳米机器人
1.3.3 多纳米机器人局部靶向目标区域聚集
1.3.4 分子通信及其在药物传送中的应用
1.4 论文的主要研究内容及章节安排
第二章 多纳米机器人靶向目标区域聚集控制策略
2.1 引言
2.2 血管微环境物理特性
2.2.1 血流速度特性
2.2.2 纳米机器人流体中被动运动
2.2.3 肿瘤生物标记物分子浓度
2.3 纳米机器人模型
2.4 多纳米机器人肿瘤目标区域聚集控制策略
2.4.1 基于化学分子信号的纳米机器人群聚集算法
2.4.2 纳米机器人发射声学信号
2.4.3 多纳米机器人肿瘤目标区域聚集控制策略
2.5 仿真试验与结果
2.6 本章小结
第三章 纳米机器人药物释放速率、反应速率及效率之间的关系
3.1 引言
3.2 药物分子传送通道
3.3 基于碰撞接收的药物分子传送效率
3.4 基于米氏动力学(Michaelis-Menten Kinetics)接收的药物分子传送效率
3.5 仿真数据和结果
3.5.1 基于药物分子碰撞接收的仿真结果及分析
3.5.2 基于米氏动力学接收的仿真结果及分析
3.6 本章小结
第四章 基于细菌趋化与群体感应的纳米机器人药物传送系统
4.1 引言
4.2 细菌群体感应行为及其数学模型
4.3 基于细菌趋化与群体感应的纳米机器人行为选择策略
4.4 群体感应阈值TAI估算
4.5 基于肿瘤生物标记物浓度变化的纳米机器人药物释放速率
4.6 仿真建立与结果分析
4.6.1 仿真环境建立与参数设置
4.6.2 仿真结果及其分析
4.7 本章小结
第五章 纳米机器人药物分子初始释放速率优化
5.1 引言
5.2 药物分子扩散过程
5.3 基于M/M/r/r排队论的配体-受体一级反应模型
5.3.1 马尔可夫过程与生灭过程
5.3.2 M/M/r/r损失制排队论与一级配体-受体反应模型
5.4 纳米机器人药物分子初始释放速率优化
5.5 仿真结果与分析
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 研究结论
6.2 研究展望
参考文献
作者在攻读博士学位期间公开发表的论文
作者在攻读博士学位期间参与的科研项目及学术活动
作者在攻读博士学位期间获得的奖励
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速自动化细胞机械特性测量系统[J]. 王智博,刘连庆,王越超,席宁,董再励,黄树涛. 自动化学报. 2012(10)
[2]微纳米生物机器人与药物靶向递送技术[J]. 刘菡萏,王石刚,徐威,梁庆华. 机械工程学报. 2008(11)
[3]磁性靶向药物递送中铁磁流体的动力学建模[J]. 刘菡萏,徐威,梁庆华,王石刚,柯遵纪. 应用数学和力学. 2008(10)
[4]微操作机器人显微视觉系统若干问题[J]. 孙立宁,陈立国,刘品宽,荣伟斌. 光学精密工程. 2002(02)
[5]微操作机器人系统的研究开发[J]. 毕树生,宗光华. 中国机械工程. 1999(09)
[6]面向生物工程实验的微操作机器人[J]. 卢桂章,张建勋,赵新. 南开大学学报(自然科学版). 1999(03)
本文编号：3697853
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