Bioactive Materials | 一个由人工智能辅助设计的超分子工程纳米平台通过触发无效的代偿性黑色素生成程序来逆转色素形成

天然化合物的临床应用受限于其固有的物理化学特性。本研究报告了一种用于构建双组装纳米系统以治疗皮肤色素沉着的层级超分子工程策略。通过人工智能辅助计算筛选模型，氨甲环酸被确定为疏水且活性的黄芩林的合适分子伙伴。随后的双重组装工艺产生了稳定的混合纳米平台（DHBTC），提高了巴皮卡林的溶解度和递送效率。单细胞转录组学揭示了一个意想不到的“功能抑制”机制。尽管 DHBTC 具有去色素作用，黑色素细胞中与黑色素生成相关的基因网络却被上调。该反应被鉴定为由药物诱导自噬触发的代偿性转录反馈。DHBTC 通过加速黑色素体降解来功能性地抑制色素积累，从而在细胞试图恢复稳态时，导致转录激活效果不佳。此外，该平台将皮肤免疫微环境重塑为抗炎状态。本研究提出了一种设计药物递送系统的策略，从计算预测到超分子组装，并描述了一种基于调节翻译后和细胞器稳态的治疗机制。

该研究以题为“An AI-assisted designed supramolecularly engineered nanoplatform reverses pigmentation by triggering an ineffective compensatory melanin production program”发表在Bioactive Materials 上。

图1

BT的人工智能（AI）驱动设计、理论验证与自组装策略。a，AI辅助筛选过程流程图，旨在确定芩蕡（BA）的最佳分子伴侣。 b验证集上的AI模型混淆矩阵。 c，芩蕡素的物理图像（顶部）。氨甲环酸（TA）的化学结构及物理图像（下图）。 d，BA-TA（BT）组件的静电势（ESP）曲面图。红色和蓝色区域分别代表正电势和负静电势。 e，相互作用区指示器（IRI）分析的可视化。 f，g，IRI交互分析的散点图及相应的色条，其中符号（λ2）ρ 是电子密度与第二黑森本征值的乘积。 h，由BA和TA之间多点氢键形成的BT超分子组装概念示意图。

总结

本研究针对黄酮类化合物黄芩素水溶性差、透皮效率低的关键瓶颈，提出了一种人工智能辅助的超分子工程策略。通过反向传播神经网络与遗传算法联用的逆向设计，筛选出氨甲环酸作为黄芩素的理想分子伴侣，并经密度泛函理论验证了两者之间多点氢键介导的电荷互补性。由此构建的BT二元超分子组装体使黄芩素溶解度提升569倍，进一步经羟丙基-β-环糊精包封形成混合纳米平台DHBTC后，溶解度再增至97.3 mg/mL（提升608倍）。分子动力学模拟与体外透皮实验表明，该平台通过可逆地扰乱角质层脂质有序排列增强渗透性，累计透皮量达69.7 μg/cm²，并在真皮层形成药物储库。

参考消息：

DOI: 10.1016/j.bioactmat.2026.01.027