Machine learning models for predicting interaction affinity energy between human serum proteins and hemodialysis membrane materials
Notice bibliographique
Résumé
Membrane incompatibility poses significant health risks, including severe complications and potential fatality. Surface modification of membranes has emerged as a pivotal technology in the membrane industry, aiming to improve the hemocompatibility and performance of dialysis membranes by mitigating undesired membrane-protein interactions, which can lead to fouling and subsequent protein adsorption. Affinity energy, defined as the strength of interaction between membranes and human serum proteins, plays a crucial role in assessing membrane-protein interactions. These interactions may trigger adverse reactions, potentially harmful to patients. Researchers often rely on trial-and-error approaches to enhance membrane hemocompatibility by reducing these interactions. This study focuses on developing machine learning algorithms that accurately and rapidly predict affinity energy between novel chemical structures of membrane materials and human serum proteins, based on a molecular docking dataset. Various membrane materials with distinct characteristics, chemistry, and orientation are considered in conjunction with different proteins. A comparative analysis of linear regression, K-nearest neighbors regression, decision tree regression, random forest regression, XGBoost regression, lasso regression, and support vector regression is conducted to predict affinity energy. The dataset, comprising 916 records for both training and test segments, incorporates 12 parameters extracted from data points and involves six different proteins. Results indicate that random forest (R² = 0.8987, MSE = 0.36, MAE = 0.45) and XGBoost (R² = 0.83, MSE = 0.49, MAE = 0.49) exhibit comparable predictive performance on the training dataset. However, random forest outperforms XGBoost on the testing dataset. Seven machine learning algorithms for predicting affinity energy are analyzed and compared, with random forest demonstrating superior predictive accuracy. The application of machine learning in predicting affinity energy holds significant promise for researchers and professionals in hemodialysis. These models, by enabling early interventions in hemodialysis membranes, could enhance patient safety and optimize the care of hemodialysis patients.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».