शोधकर्ताओं ने सिंथेटिक पॉलिमर विकसित किए हैं जो एंजाइमों के कार्य की नकल करते हैं, जिससे कृत्रिम उत्प्रेरक बनाने के लिए एक नया दृष्टिकोण मिलता है। नेचर में प्रकाशित अध्ययन में, यह विस्तृत रूप से बताया गया है कि कैसे यादृच्छिक हेटरोपॉलिमर (आरएचपी) को मेटालोप्रोटीन के सक्रिय स्थलों को दोहराने के लिए डिज़ाइन किया गया था, जिससे संभावित रूप से चिकित्सा और सामग्री विज्ञान सहित विभिन्न क्षेत्रों में प्रगति हो सकती है।

लगभग 1,300 मेटालोप्रोटीन सक्रिय स्थलों के विश्लेषण द्वारा निर्देशित टीम ने एक-पॉट विधि का उपयोग करके आरएचपी को संश्लेषित किया। इसमें विशिष्ट मोनोमर्स को पेश करना शामिल था जो प्रोटीन में पाए जाने वाले कार्यात्मक अवशेषों के समकक्ष के रूप में कार्य करते हैं। इन प्रमुख मोनोमर युक्त खंडों की रासायनिक विशेषताओं, जैसे कि खंडीय हाइड्रोफोबिसिटी को सांख्यिकीय रूप से संशोधित करके, शोधकर्ताओं ने छद्म-सक्रिय स्थल बनाए जो प्रमुख मोनोमर्स को प्रोटीन जैसे सूक्ष्म वातावरण प्रदान करते हैं।

शोधकर्ताओं ने अपने प्रकाशन में कहा, "हमारा मानना है कि प्रोटीन से अलग बैकबोन रसायन विज्ञान वाले पॉलिमर के लिए, खंडीय स्तर पर साइडचेन के स्थानिक और लौकिक अनुमानों को प्रोग्राम करना प्रोटीन व्यवहारों को दोहराने में प्रभावी हो सकता है।" उन्होंने यह भी उल्लेख किया कि पॉलिमर की घूर्णी स्वतंत्रता का लाभ उठाकर मोनोमेरिक अनुक्रम विशिष्टता में सीमाओं की भरपाई की जा सकती है और पहनावा स्तर पर एक समान व्यवहार प्राप्त किया जा सकता है।

इन एंजाइम मिमिक्स का विकास महत्वपूर्ण है क्योंकि यह प्रोटीन की जटिल रासायनिक, संरचनात्मक और गतिशील विषमताओं को कृत्रिम रूप से दोहराने की चुनौती का समाधान करता है। जबकि पिछले प्रयासों ने प्रोटीन की प्राथमिक, द्वितीयक और तृतीयक संरचनाओं को दोहराने पर ध्यान केंद्रित किया है, कार्यात्मक प्रतिकृति प्राप्त करना मायावी बना हुआ है। यह नया दृष्टिकोण खंडीय स्तर पर साइडचेन की स्थानिक और लौकिक व्यवस्था को प्रोग्राम करने पर केंद्रित है, जिससे पॉलिमर का निर्माण हो सके जो प्रभावी रूप से प्रोटीन व्यवहारों की नकल कर सकते हैं।

इस शोध के निहितार्थ दूरगामी हैं। एंजाइम मिमिक्स का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जा सकता है, जिसमें दवा वितरण, बायोसेन्सिंग और औद्योगिक कटैलिसीस शामिल हैं। उदाहरण के लिए, उन्हें रासायनिक निर्माण में विशिष्ट प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है, जिससे संभावित रूप से अधिक कुशल और टिकाऊ प्रक्रियाएं हो सकती हैं। चिकित्सा में, उनका उपयोग कैंसर कोशिकाओं को लक्षित करने और नष्ट करने या दवाओं को सीधे रोगग्रस्त ऊतकों तक पहुंचाने के लिए किया जा सकता है।

इन आरएचपी के डिजाइन और अनुकूलन में एआई के उपयोग ने महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। मशीन लर्निंग एल्गोरिदम का उपयोग मेटालोप्रोटीन के सक्रिय स्थलों का विश्लेषण करने और उनकी उत्प्रेरक गतिविधि में योगदान करने वाली प्रमुख विशेषताओं की पहचान करने के लिए किया गया था। इस जानकारी का उपयोग तब आरएचपी के डिजाइन का मार्गदर्शन करने के लिए किया गया था, जिससे यह सुनिश्चित हो सके कि उनमें एंजाइम मिमिक्स के रूप में कार्य करने के लिए आवश्यक रासायनिक और संरचनात्मक गुण हैं।

शोधकर्ताओं का मानना है कि यह दृष्टिकोण बायोइंस्पायर्ड सामग्रियों के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण कदम का प्रतिनिधित्व करता है। एआई की शक्ति और उन्नत सिंथेटिक तकनीकों का लाभ उठाकर, उन्होंने सामग्रियों का एक नया वर्ग बनाया है जो उच्च परिशुद्धता के साथ जटिल कार्यों को कर सकता है। अगले चरणों में इन आरएचपी के डिजाइन को और अनुकूलित करना और विभिन्न क्षेत्रों में उनके संभावित अनुप्रयोगों की खोज करना शामिल होगा। टीम विभिन्न प्रकार के मोनोमर्स और पॉलिमर का उपयोग करके एंजाइम मिमिक्स की एक विस्तृत श्रृंखला बनाने की भी योजना बना रही है।