नेचर में प्रकाशित एक अध्ययन के अनुसार, शोधकर्ताओं ने यादृच्छिक हेटरोपॉलिमर (आरएचपी) विकसित किए हैं जो एंजाइमों की नकल करते हैं, जो प्रोटीन जैसे कार्यों के साथ सिंथेटिक सामग्री बनाने के लिए एक नया दृष्टिकोण प्रदान करते हैं। लगभग 1,300 मेटालोप्रोटीन के सक्रिय स्थलों से प्रेरणा लेते हुए, टीम ने एक-पॉट संश्लेषण विधि का उपयोग करके इन आरएचपी को डिज़ाइन किया, जिससे प्रभावी रूप से एंजाइम मिमिक्स बनाए गए।
यह शोध सिंथेटिक रूप से प्रोटीन के जटिल कार्यों को दोहराने में एक लंबे समय से चली आ रही चुनौती का समाधान करता है। जबकि वैज्ञानिकों ने प्रोटीन की प्राथमिक, माध्यमिक और तृतीयक संरचनाओं की नकल करने में प्रगति की है, रासायनिक, संरचनात्मक और गतिशील विषमता को प्राप्त करना जो उनके कार्य को चलाता है, मायावी बना हुआ है। टीम का दृष्टिकोण प्रोटीन से रासायनिक रूप से भिन्न पॉलिमर के भीतर खंडीय स्तर पर साइडचेन की स्थानिक और अस्थायी व्यवस्था को प्रोग्राम करने पर केंद्रित है। यह पॉलिमर को प्रोटीन व्यवहारों को दोहराने की अनुमति देता है, मोनोमर अनुक्रम विशिष्टता में सीमाओं की भरपाई के लिए पॉलीमर बैकबोन की घूर्णी स्वतंत्रता का लाभ उठाता है।
शोधकर्ताओं ने आरएचपी में प्रमुख मोनोमर पेश किए, जो प्रोटीन में पाए जाने वाले कार्यात्मक अवशेषों के समकक्ष के रूप में कार्य करते हैं। उन्होंने छद्म-सक्रिय साइटें बनाने के लिए इन प्रमुख मोनोमर युक्त खंडों की रासायनिक विशेषताओं, जिनमें खंडीय हाइड्रोफोबिसिटी शामिल है, को सांख्यिकीय रूप से संशोधित किया। ये साइटें प्रमुख मोनोमर को प्रोटीन में पाए जाने वाले समान एक सूक्ष्म वातावरण प्रदान करती हैं।
अध्ययन के लेखकों ने उल्लेख किया, "खंडीय स्तर पर ध्यान केंद्रित करके और रासायनिक विशेषताओं को सांख्यिकीय रूप से संशोधित करके, हम आरएचपी बनाने में सक्षम थे जो प्रोटीन जैसे सूक्ष्म वातावरण प्रदर्शित करते हैं।"
इस शोध के निहितार्थ उत्प्रेरण, दवा वितरण और सामग्री विज्ञान सहित विभिन्न क्षेत्रों तक फैले हुए हैं। सिंथेटिक एंजाइम मिमिक्स बनाने की क्षमता से औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए नए उत्प्रेरक, अधिक लक्षित दवा वितरण प्रणाली और उन्नत कार्यात्मकताओं वाली उपन्यास सामग्री का विकास हो सकता है।
इन आरएचपी का विकास सामग्री डिजाइन में एआई और कम्प्यूटेशनल विश्लेषण की क्षमता को भी उजागर करता है। शोधकर्ताओं ने अपने पॉलिमर के डिजाइन का मार्गदर्शन करने के लिए बड़ी संख्या में मेटालोप्रोटीन के डेटा का उपयोग किया, यह प्रदर्शित करते हुए कि एआई विशिष्ट गुणों वाली नई सामग्रियों की खोज को कैसे तेज कर सकता है। इस दृष्टिकोण को अन्य कार्यात्मक सामग्रियों के डिजाइन पर लागू किया जा सकता है, जिससे सामग्री खोज के एक नए युग का मार्ग प्रशस्त हो सकता है।
आगे देखते हुए, शोधकर्ताओं ने आरएचपी के डिजाइन को और अनुकूलित करने और विभिन्न क्षेत्रों में उनके अनुप्रयोगों का पता लगाने की योजना बनाई है। उनका उद्देश्य पॉलिमर के भीतर मोनोमर की स्थानिक और अस्थायी व्यवस्था को नियंत्रित करने के लिए नई विधियों का विकास करना भी है, जिससे और भी अधिक परिष्कृत एंजाइम मिमिक्स बन सकते हैं। टीम को उम्मीद है कि उनका काम बायोइंस्पायर्ड दृष्टिकोण का उपयोग करके कार्यात्मक सामग्रियों के डिजाइन में आगे के शोध को प्रेरित करेगा।
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