Haarausfall ist für viele Männer – und Frauen – unerwünscht, da die Frisur oft eng mit dem Selbstbewusstsein verbunden ist. Und während einige Menschen es annehmen, wünschen sich andere, sie könnten ihre verlorenen Stränge nachwachsen lassen. Jetzt melden sich Forscher Nano-Buchstaben haben künstliche Intelligenz (KI) verwendet, um Verbindungen vorherzusagen, die Haarausfall verursachende reaktive Sauerstoffspezies in der Kopfhaut neutralisieren könnten. Unter Verwendung des besten Kandidaten konstruierten sie ein Proof-of-Concept-Mikronadelpflaster und regenerierten effektiv das Haar von Mäusen.
Die meisten Menschen mit erheblichem Haarausfall leiden an der androgenen Alopezie, die auch als männliche oder weibliche Glatzenbildung bezeichnet wird. In diesem Zustand können die Haarfollikel durch Androgene, Entzündungen oder ein Überangebot an reaktiven Sauerstoffspezies wie freien Sauerstoffradikalen geschädigt werden.
Wenn der Gehalt an freien Sauerstoffradikalen zu hoch ist, können sie die antioxidativen Enzyme des Körpers überwältigen, die sie normalerweise in Schach halten. Superoxiddismutase (SOD) ist eines dieser Enzyme, und Forscher haben kürzlich SOD-Nachahmer namens „Nanozyme“ geschaffen. Aber bisher sind diejenigen, über die berichtet wurde, nicht sehr gut darin, freie Sauerstoffradikale zu entfernen. Also wollten Lina Wang, Zhiling Zhu und Kollegen sehen, ob maschinelles Lernen, eine Form der KI, ihnen helfen könnte, ein besseres Nanozym zur Behandlung von Haarausfall zu entwickeln.
Die Forscher wählten Übergangsmetall-Thiophosphat-Verbindungen als potenzielle Nanozym-Kandidaten aus. Sie testeten maschinelle Lernmodelle mit 91 verschiedenen Übergangsmetall-, Phosphat- und Sulfatkombinationen, und die Techniken sagten voraus, dass MnPS3 die stärkste SOD-ähnliche Fähigkeit haben würde.
Als nächstes wurden MnPS3-Nanoblätter durch chemischen Dampftransport von Mangan-, rotem Phosphor- und Schwefelpulver synthetisiert. In ersten Tests mit Fibroblastenzellen der menschlichen Haut reduzierten die Nanoblätter den Gehalt an reaktiven Sauerstoffspezies erheblich, ohne Schaden anzurichten.
Basierend auf diesen Ergebnissen präparierte das Team MnPS3-Mikronadelpflaster und behandelte damit von androgener Alopezie betroffene Mausmodelle. Innerhalb von 13 Tagen regenerierten die Tiere dickere Haarsträhnen, die ihre zuvor kahlen Hinterteile dichter bedeckten als Mäuse, die mit Testosteron oder Minoxidil behandelt wurden. Die Forscher sagen, dass ihre Studie sowohl eine Nanozyme-Behandlung zur Regenerierung von Haar hervorbrachte als auch das Potenzial für computergestützte Methoden zur Verwendung bei der Entwicklung zukünftiger Nanozyme-Therapeutika aufzeigte.
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Chaohui Zhang et al., Machine Learning Guided Discovery of Superoxide Dismutase Nanozymes for Androgenetic Alopecia, Nano-Buchstaben (2022). DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c03119