Dynamics of a fractional optimal control HBV infection model with capsids and CTL immune response

Abstract

У цій статті розглядається дробова модель оптимального керування, яка описує взаємодію між вірусом гепатиту B (HBV) та капсидами, що містять ДНК HBV, клітинами печінки (гепатоцитами) та імунною відповіддю цитотоксичних Т-клітин. Оптимальне керування виявляє ефективність медикаментозної терапії в інгібуванні виробництва вірусів і запобіганні новим інфекціям. Система оптимальності виведена та розв’язана чисельно. Отримані результати також показують, що оптимальні стратегії лікування зменшують вірусне навантаження та збільшують кількість неінфікованих клітин, що покращує якість життя пацієнта.This paper deals with a fractional optimal control problem model that describes the interactions between hepatitis B virus (HBV) with HBV DNA-containing capsids, liver cells (hepatocytes), and the cytotoxic T-cell immune response. Optimal controls represent the effectiveness of drug therapy in inhibiting viral production and preventing new infections. The optimality system is derived and solved numerically. Our results also show that optimal treatment strategies reduce viral load and increase the number of uninfected cells, which improves the patient’s quality of life.