分子干扰下基于配体受体的分子通信中的检测
摘要：分子通信（MC）是一种受生物启发的通信技术，利用分子在生物纳米设备之间传递信息。在本文中，我们关注采用配体受体的生物MC接收器的检测问题，以推断编码在分子（即配体）浓度中的传输信息。在实际应用中，受体对目标配体的选择性并不理想，在生理环境中，它们可以与多种类型的配体发生相互作用，其反应速率取决于它们的结合亲和力。这种分子间相互作用可能会对MC造成严重干扰。在这里，我们考虑了一个特定的场景，在通道中存在着非可忽略的干扰分子浓度，这些分子与信息分子具有类似的受体结合特性，并且接收器采用单一类型的受体。我们研究了四种不同的检测方法的性能，这些方法利用配体-受体结合反应的不同统计量：即时绑定受体数、未绑定时间、绑定时间以及在采样时间间隔内未绑定和绑定时间的组合。我们针对不同分子干扰强度、信息分子与干扰分子的相似性、受体数量以及位0和位1传输之间的接收浓度差异，评估了引入的检测方法的性能。我们提出了可以将所需受体统计转化为细胞内分子浓度的合成受体设计，并提出了可以在化学上执行所需的检测计算的化学反应网络。
作者：Murat Kuscu and Ozgur B. Akan
论文ID：2101.00081
分类：Emerging Technologies
分类简称：cs.ET
提交时间：2021-05-13