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Accès ouvert déclaré 2025 article

Dynamics of a Fractional-Order Within-Host Virus Model with Adaptive Immune Responses and Two Routes of Infection

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Résumé fourni par la source

This paper introduces a novel fractional-order model using the Caputo derivative operator to investigate the virus dynamics of adaptive immune responses. Two infection routes, namely cell-to-cell and virus-to-cell transmissions, are incorporated into the dynamics. Our research establishes the existence and uniqueness of positive and bounded solutions through the application of the generalized mean-value theorem and Banach fixed-point theory methods. The fractional-order model is shown to be Ulam–Hyers stable, ensuring the model’s resilience to small errors. By employing the normalized forward sensitivity method, we identify critical parameters that profoundly influence the transmission dynamics of the fractional-order virus model. Additionally, the framework of optimal control theory is used to explore the characterization of optimal adaptive immune responses, encompassing antibodies and cytotoxic T lymphocytes (CTL). To assess the influence of memory effects, we utilize the generalized forward–backward sweep technique to simulate the fractional-order virus dynamics. This study contributes to the existing body of knowledge by providing insights into how the interaction between virus-to-cell and cell-to-cell dynamics within the host is affected by memory effects in the presence of optimal control, reinforcing the invaluable synergy between fractional calculus and optimal control theory in modeling within-host virus dynamics, and paving the way for potential control strategies rooted in adaptive immunity and fractional-order modeling.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Dynamics of a Fractional-Order Within-Host Virus Model with Adaptive Immune Responses and Two Routes of Infection
Date Crossref
02/08/2025
Éditeur
MDPI AG
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude et ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Institutions déclarées

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Sujets associés

Fractional Differential Equations SolutionsMathematical and Theoretical Epidemiology and Ecology ModelsImmune Cell Function and Interaction

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