Künstliche Intelligenz gegen Haarausfall?
KI hilft Forschern bei der Entwicklung von Mikronadelpflastern, die kahl werdenden Mäusen die Haare zurückgeben
Haarausfall ist für viele Männer - und Frauen - unerwünscht, denn die eigene Frisur ist oft eng mit dem Selbstbewusstsein verbunden. Und während manche Menschen sich damit abfinden, wünschen sich andere, dass ihre verlorenen Strähnen nachwachsen. Jetzt haben Forscher, die in der Zeitschrift Nano Letters von ACS berichten, mithilfe von künstlicher Intelligenz (KI) Verbindungen vorhergesagt, die die Kahlheit verursachenden reaktiven Sauerstoffspezies in der Kopfhaut neutralisieren könnten. Mit dem besten Kandidaten konstruierten sie ein konzeptuelles Mikronadelpflaster und regenerierten effektiv Haare bei Mäusen.
Symbolbild
Computer-generated image
Die meisten Menschen mit starkem Haarausfall leiden an androgener Alopezie, auch Glatzenbildung bei Männern oder Frauen genannt. Bei dieser Erkrankung können die Haarfollikel durch Androgene, Entzündungen oder ein Übermaß an reaktiven Sauerstoffspezies, wie z. B. freie Sauerstoffradikale, geschädigt werden. Wenn der Gehalt an freien Sauerstoffradikalen zu hoch ist, können sie die körpereigenen antioxidativen Enzyme, die sie normalerweise in Schach halten, überwältigen. Superoxiddismutase (SOD) ist eines dieser Enzyme, und Forscher haben kürzlich SOD-Nachahmer, so genannte "Nanoenzyme", entwickelt. Bislang sind die bisher bekannt gewordenen Nanoenzyme jedoch nicht sehr gut darin, freie Sauerstoffradikale zu beseitigen. Daher wollten Lina Wang, Zhiling Zhu und Kollegen herausfinden, ob maschinelles Lernen, eine Form der künstlichen Intelligenz, ihnen helfen könnte, ein besseres Nanoenzym zur Behandlung von Haarausfall zu entwickeln.
Die Forscher wählten Übergangsmetall-Thiophosphat-Verbindungen als potenzielle Nanozyme aus. Sie testeten Modelle des maschinellen Lernens mit 91 verschiedenen Kombinationen von Übergangsmetallen, Phosphaten und Sulfaten, und die Verfahren sagten voraus, dass MnPS3 die stärkste SOD-ähnliche Fähigkeit haben würde. Anschließend wurden MnPS3-Nanoblätter durch chemischen Dampftransport von Mangan-, roten Phosphor- und Schwefelpulvern synthetisiert. In ersten Tests mit menschlichen Hautfibroblastenzellen reduzierten die Nanoblätter den Gehalt an reaktiven Sauerstoffspezies erheblich, ohne Schaden anzurichten.
Auf der Grundlage dieser Ergebnisse stellte das Team MnPS3-Mikronadelpflaster her und behandelte damit an androgener Alopezie erkrankte Mausmodelle. Innerhalb von 13 Tagen wuchsen bei den Tieren dickere Haarsträhnen nach, die ihre zuvor kahlen Rückseiten dichter bedeckten als bei Mäusen, die mit Testosteron oder Minoxidil behandelt wurden. Die Forscher sagen, dass ihre Studie sowohl eine Nanozymbehandlung für die Regeneration von Haaren hervorgebracht hat als auch das Potenzial für computergestützte Methoden für die Entwicklung künftiger Nanozymbehandlungen aufzeigt.
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