Comparative study of lipid nanoparticle-based mRNA vaccine bioprocess with machine learning and combinatorial artificial neural network-design of experiment approach

生物过程 人工神经网络 纳米颗粒 生化工程 化学 人工智能 计算机科学 机器学习 纳米技术 工程类 材料科学 化学工程
作者
Ravi Maharjan,Shavron Hada,Ji‐Eun Lee,Dong‐Wook Han,Ki Hyun Kim,Hye Jin Seo,Camilla Foged,Seong Hoon Jeong
出处
期刊:International Journal of Pharmaceutics [Elsevier]
卷期号:640: 123012-123012 被引量:27
标识
DOI:10.1016/j.ijpharm.2023.123012
摘要

To develop a combinatorial artificial-neural-network design-of-experiment (ANN-DOE) model, the effect of ionizable lipid, an ionizable lipid-to-cholesterol ratio, N/P ratio, flow rate ratio (FRR), and total flow rate (TFR) on the outcome responses of mRNA-LNP vaccine were evaluated using a definitive screening design (DSD) and machine learning (ML) algorithms. Particle size (PS), PDI, zeta potential (ZP), and encapsulation efficiency (EE) of mRNA-LNP were optimized within a defined constraint (PS 40–100 nm, PDI ≤ 0.30, ZP≥(±)0.30 mV, EE ≥ 70 %), fed to ML algorithms (XGBoost, bootstrap forest, support vector machines, k-nearest neighbors, generalized regression–Lasso, ANN) and prediction was compared to ANN-DOE model. Increased FRR decreased the PS and increased ZP, while increased TFR increased PDI and ZP. Similarly, DOTAP and DOTMA produced higher ZP and EE. Particularly, a cationic ionizable lipid with an N/P ratio ≥ 6 provided a higher EE. ANN showed better predictive ability (R2 = 0.7269–0.9946), while XGBoost demonstrated better RASE (0.2833–2.9817). The ANN-DOE model outperformed both optimized ML models by R2 = 1.21 % and RASE = 43.51 % (PS prediction), R2 = 0.23 % and RASE = 3.47 % (PDI prediction), R2 = 5.73 % and RASE = 27.95 % (ZP prediction), and R2 = 0.87 % and RASE = 36.95 % (EE prediction), respectively, which demonstrated that ANN-DOE model was superior in predicting the bioprocess compared to independent models.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
刚刚
1秒前
1秒前
叮当完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
忆寒发布了新的文献求助10
2秒前
漫若浮光完成签到,获得积分10
3秒前
wanci应助龙仔采纳,获得30
4秒前
辛勤的诗柳应助小曼大王采纳,获得10
4秒前
cwj发布了新的文献求助10
5秒前
淡定成风完成签到,获得积分0
5秒前
汤圆发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
8秒前
9秒前
小无完成签到,获得积分10
9秒前
向聿完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
9秒前
2024完成签到,获得积分10
9秒前
混吃等死研究生完成签到,获得积分10
10秒前
exosome发布了新的文献求助10
10秒前
科研通AI6应助Yililusiours采纳,获得10
11秒前
11秒前
12秒前
可乐完成签到,获得积分10
12秒前
向聿发布了新的文献求助10
13秒前
动听的靖琪完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
16秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
16秒前
超帅的开山完成签到,获得积分10
16秒前
干净的芮完成签到,获得积分10
17秒前
刘旭发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
17秒前
aging00完成签到,获得积分20
17秒前
18秒前
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1581
Encyclopedia of Agriculture and Food Systems Third Edition 1500
以液相層析串聯質譜法分析糖漿產品中活性雙羰基化合物 / 吳瑋元[撰] = Analysis of reactive dicarbonyl species in syrup products by LC-MS/MS / Wei-Yuan Wu 1000
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 800
Biology of the Reptilia. Volume 21. Morphology I. The Skull and Appendicular Locomotor Apparatus of Lepidosauria 600
The Limits of Participatory Action Research: When Does Participatory “Action” Alliance Become Problematic, and How Can You Tell? 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5545351
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4631357
关于积分的说明 14620547
捐赠科研通 4573019
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2507284
邀请新用户注册赠送积分活动 1484116
关于科研通互助平台的介绍 1455352