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使用COMSTAT数据对生物膜结构进行数学建模。

Mathematical Modeling of Biofilm Structures Using COMSTAT Data.

作者信息

Verotta Davide, Haagensen Janus, Spormann Alfred M, Yang Katherine

机构信息

Department of Clinical Pharmacy, School of Pharmacy, University of California San Francisco, San Francisco, CA, USA.

Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability, Technical University of Denmark, Kogle Alle 6, 2970 Hørsholm, Denmark.

出版信息

Comput Math Methods Med. 2017;2017:7246286. doi: 10.1155/2017/7246286. Epub 2017 Dec 20.

DOI:10.1155/2017/7246286
PMID:29422943
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5751404/
Abstract

Mathematical modeling holds great potential for quantitatively describing biofilm growth in presence or absence of chemical agents used to limit or promote biofilm growth. In this paper, we describe a general mathematical/statistical framework that allows for the characterization of complex data in terms of few parameters and the capability to (i) compare different experiments and exposures to different agents, (ii) test different hypotheses regarding biofilm growth and interaction with different agents, and (iii) simulate arbitrary administrations of agents. The mathematical framework is divided to submodels characterizing biofilm, including new models characterizing live biofilm growth and dead cell accumulation; the interaction with agents inhibiting or stimulating growth; the kinetics of the agents. The statistical framework can take into account measurement and interexperiment variation. We demonstrate the application of (some of) the models using confocal microscopy data obtained using the computer program COMSTAT.

摘要

数学建模在定量描述存在或不存在用于限制或促进生物膜生长的化学试剂时的生物膜生长方面具有巨大潜力。在本文中,我们描述了一个通用的数学/统计框架,该框架允许根据少数参数对复杂数据进行表征,并具备以下能力:(i)比较不同的实验以及不同试剂的暴露情况;(ii)检验关于生物膜生长以及与不同试剂相互作用的不同假设;(iii)模拟试剂的任意给药方式。该数学框架分为表征生物膜的子模型,包括表征活生物膜生长和死细胞积累的新模型;与抑制或刺激生长的试剂的相互作用;试剂的动力学。统计框架可以考虑测量和实验间的变化。我们使用通过计算机程序COMSTAT获得的共聚焦显微镜数据展示了(部分)模型的应用。

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