Investigadores han desarrollado heteropolímeros aleatorios (HPA) que imitan enzimas, ofreciendo un nuevo enfoque para crear materiales sintéticos con funciones similares a las proteínas, según un estudio publicado en Nature. El equipo, inspirándose en los sitios activos de aproximadamente 1300 metaloproteínas, diseñó estos HPA utilizando un método de síntesis "one-pot", creando eficazmente imitaciones de enzimas.
El estudio aborda un desafío de larga data en la replicación sintética de las complejas funciones de las proteínas. Si bien los científicos han avanzado en la imitación de las estructuras primaria, secundaria y terciaria de las proteínas, recrear su heterogeneidad funcional ha resultado difícil. Los investigadores proponen que, al programar la disposición espacial y temporal de las cadenas laterales a nivel segmentario en los polímeros, pueden replicar eficazmente los comportamientos de las proteínas, incluso con químicas de cadena principal diferentes a las de las proteínas.
"Introducimos monómeros clave como equivalentes de los residuos funcionales de las proteínas y modulamos estadísticamente las características químicas de los segmentos que contienen monómeros clave, como la hidrofobicidad segmentaria", afirmaron los investigadores en su artículo. Esta modulación permite que los HPA formen pseudo-sitios activos, proporcionando a los monómeros clave un microentorno similar al de las proteínas.
La importancia de este desarrollo radica en su potencial para crear materiales sintéticos con actividades catalíticas a medida. Las enzimas son catalizadores biológicos que aceleran las reacciones químicas, y sus imitaciones sintéticas podrían tener amplias aplicaciones en campos como la medicina, la ciencia de los materiales y la remediación ambiental.
El uso de heteropolímeros aleatorios es particularmente notable porque aprovecha la libertad rotacional de los polímeros para superar las limitaciones en la especificidad de la secuencia monomérica. Este enfoque permite la creación de materiales con un comportamiento uniforme a nivel del conjunto, incluso con variaciones en la secuencia precisa de monómeros. Esto es crucial porque lograr un control perfecto de la secuencia en la síntesis de polímeros puede ser un desafío.
Los investigadores creen que su enfoque representa un importante paso adelante en el campo de los materiales bioinspirados. Al centrarse en las características químicas de los segmentos que contienen monómeros clave, han podido crear HPA que exhiben un comportamiento similar al de las proteínas. El equipo espera que este trabajo inspire más investigaciones sobre el diseño y la síntesis de polímeros funcionales con aplicaciones en una variedad de campos. Las investigaciones futuras pueden centrarse en refinar el diseño de los HPA para mejorar su actividad catalítica y selectividad, así como en explorar su potencial de uso en aplicaciones específicas.
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