AI helpt onderzoekers bij het ontwerpen van micronaaldpleisters die het haar van kalende muizen herstellen

Haar kwam dikker terug bij muizen die werden behandeld met een mangaan-nanozyme micronaaldpleister (afbeelding rechts, gelabeld MnMNP) in vergelijking met die behandeld met testosteron als controle (afbeelding links). Credit: Nano-letters (2022). DOI: 10.1021/acs.nanolet.2c03119

Haaruitval is voor veel mannen – en vrouwen – ongewenst omdat iemands kapsel vaak nauw verbonden is met hun zelfvertrouwen. En terwijl sommige mensen het omarmen, zouden anderen willen dat ze hun verloren lokken weer konden laten groeien. Nu rapporteren onderzoekers in Nano-letters hebben kunstmatige intelligentie (AI) gebruikt om verbindingen te voorspellen die kaalheid veroorzakende reactieve zuurstofsoorten in de hoofdhuid kunnen neutraliseren. Met behulp van de beste kandidaat bouwden ze een proof-of-concept micronaaldpleister en regenereerden ze effectief haar op muizen.

De meeste mensen met aanzienlijk haarverlies hebben de aandoening androgene alopecia, ook wel mannelijke of vrouwelijke kaalheid genoemd. In deze toestand kunnen haarzakjes worden beschadigd door androgenen, ontstekingen of een overvloed aan reactieve zuurstofsoorten, zoals vrije zuurstofradicalen.

Wanneer de niveaus van vrije zuurstofradicalen te hoog zijn, kunnen ze de antioxidante enzymen van het lichaam overweldigen die ze normaal gesproken onder controle houden. Superoxide dismutase (SOD) is een van deze enzymen en onderzoekers hebben onlangs SOD-nabootsers gemaakt die ‘nanozymen’ worden genoemd. Maar tot nu toe zijn degenen die zijn gemeld niet erg goed in het verwijderen van vrije zuurstofradicalen. Dus Lina Wang, Zhiling Zhu en collega’s wilden zien of machine learning, een vorm van AI, hen zou kunnen helpen bij het ontwerpen van een beter nanozyme voor de behandeling van haaruitval.

De onderzoekers kozen overgangsmetaalthiofosfaatverbindingen als potentiële nanozymkandidaten. Ze testten machinale leermodellen met 91 verschillende overgangsmetaal-, fosfaat- en sulfaatcombinaties, en de technieken voorspelden dat MnPS₃ zou de meest krachtige SOD-achtige vaardigheid hebben.

Volgende, MnPS₃ nanosheets werden gesynthetiseerd door middel van chemisch damptransport van mangaan, rode fosfor en zwavelpoeders. In eerste tests met fibroblastcellen van de menselijke huid, verminderden de nanosheets de niveaus van reactieve zuurstofsoorten aanzienlijk zonder schade aan te richten.

Op basis van deze resultaten heeft het team MnPS . voorbereid₃ micronaaldpleisters en behandelde door androgene alopecia aangetaste muismodellen ermee. Binnen 13 dagen herstelden de dieren dikkere haarlokken die hun voorheen kale achterkant dichter bedekten dan muizen die waren behandeld met testosteron of minoxidil. De onderzoekers zeggen dat hun studie zowel een nanozyme-behandeling voor het regenereren van haar produceerde, als het potentieel aangaf van computergebaseerde methoden voor gebruik bij het ontwerp van toekomstige nanozyme-therapieën.