Según un estudio publicado en Nature, investigadores han desarrollado heteropolímeros aleatorios (HPA) que imitan a las enzimas, ofreciendo un nuevo enfoque para los materiales sintéticos con funciones similares a las de las proteínas. El equipo, inspirándose en los sitios activos de aproximadamente 1300 metaloproteínas, diseñó estos HPA utilizando un método de síntesis "one-pot".

Los investigadores introdujeron monómeros específicos en los polímeros, actuando como equivalentes a los residuos funcionales que se encuentran en las proteínas. Al ajustar estadísticamente las características químicas de los segmentos que contienen estos monómeros clave, como la hidrofobicidad segmentaria, el equipo creó pseudo-sitios activos. Estos sitios proporcionan a los monómeros clave un microentorno similar al que se encuentra en las proteínas, lo que les permite realizar funciones similares a las de las enzimas.

"Proponemos que, para los polímeros con químicas de cadena principal diferentes a las de las proteínas, la programación de proyecciones espaciales y temporales de las cadenas laterales a nivel segmentario puede ser eficaz para replicar los comportamientos de las proteínas", afirmaron los autores del estudio. También señalaron que la libertad de rotación de las cadenas de polímeros ayuda a superar las limitaciones en la especificidad de la secuencia de monómeros, lo que conduce a un comportamiento consistente en todo el conjunto de polímeros.

El desarrollo aborda un desafío de larga data en la replicación sintética de las funciones de las proteínas. Si bien los esfuerzos anteriores se han centrado en imitar las estructuras primaria, secundaria y terciaria de las proteínas, lograr la heterogeneidad química, estructural y dinámica crucial para la función de las proteínas ha seguido siendo difícil. Este nuevo enfoque se centra en la programación de la disposición espacial y temporal de las cadenas laterales a nivel segmentario, ofreciendo una estrategia diferente para lograr comportamientos similares a los de las proteínas en polímeros sintéticos.

Las implicaciones de esta investigación se extienden a varios campos, incluyendo la catálisis, la administración de fármacos y la ciencia de los materiales. Los miméticos de enzimas podrían potencialmente reemplazar a las enzimas naturales en los procesos industriales, ofreciendo una mayor estabilidad y capacidad de ajuste. En la administración de fármacos, estos polímeros podrían diseñarse para dirigirse a células o tejidos específicos, liberando fármacos de forma controlada. Además, la capacidad de crear materiales con funciones similares a las de las proteínas podría conducir al desarrollo de nuevos tipos de sensores, actuadores y otros materiales avanzados.

Los investigadores creen que este enfoque podría allanar el camino para una nueva generación de materiales bioinspirados con funcionalidad y versatilidad mejoradas. Las futuras investigaciones se centrarán en optimizar el diseño de estos HPA y explorar sus posibles aplicaciones en diversos campos. El equipo también planea investigar el uso de la IA y el aprendizaje automático para refinar aún más el proceso de diseño y predecir el comportamiento de estos complejos polímeros.