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Enregistrement W4406882577 · doi:10.1038/s41598-024-83674-z

Machine learning models for predicting interaction affinity energy between human serum proteins and hemodialysis membrane materials

2025· article· en· W4406882577 sur OpenAlexafffund
Simin Nazari, Amira Abdelrasoul

Notice bibliographique

RevueScientific Reports · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueFuel Cells and Related Materials
Établissements canadiensUniversity of Saskatchewan
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésHemodialysisComputer scienceComputational biologyArtificial intelligenceBioinformaticsMedicineBiologyInternal medicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

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.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,005
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,013
Score d'incertitude au seuil0,025

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,005
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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.

Tête enseignante Opus0,015
Tête enseignante GPT0,227
Écart entre enseignants0,212 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations6
Publié2025
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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