नेचर में प्रकाशित एक अध्ययन के अनुसार, शोधकर्ताओं ने यादृच्छिक हेटरोपॉलीमर (आरएचपी) विकसित किए हैं जो एंजाइमों की नकल करते हैं, जिससे औद्योगिक उत्प्रेरण और दवा विकास में क्रांति आने की संभावना है। 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 प्रोटीन जैसे सूक्ष्म वातावरण वाले कृत्रिम एंजाइम प्रभावी ढंग से बनाए गए।

यह अध्ययन सामग्री विज्ञान में एक लंबे समय से चली आ रही चुनौती का समाधान करता है: सिंथेटिक सामग्रियों का उपयोग करके प्रोटीन के जटिल कार्यों को दोहराना। जबकि वैज्ञानिकों ने प्रोटीन के संरचनात्मक पदानुक्रम की नकल करने में प्रगति की है, कार्यात्मक समानता प्राप्त करना मुश्किल साबित हुआ है। शोधकर्ताओं का प्रस्ताव है कि पॉलिमर में साइडचेन की स्थानिक और लौकिक व्यवस्था को सावधानीपूर्वक नियंत्रित करके, वे प्रोटीन के व्यवहार को दोहरा सकते हैं, भले ही बैकबोन प्रोटीन से अलग हों।

शोधकर्ताओं ने अपने पेपर में कहा, "हम प्रमुख मोनोमर्स को प्रोटीन के कार्यात्मक अवशेषों के समकक्ष के रूप में पेश करते हैं और प्रमुख मोनोमर युक्त खंडों की रासायनिक विशेषताओं को सांख्यिकीय रूप से संशोधित करते हैं, जैसे कि खंडीय हाइड्रोफोबिसिटी।" यह दृष्टिकोण आरएचपी को छद्म-सक्रिय साइटें बनाने की अनुमति देता है, जो प्रमुख मोनोमर्स को प्राकृतिक एंजाइमों में पाए जाने वाले सूक्ष्म वातावरण के समान सूक्ष्म वातावरण प्रदान करते हैं।

इस शोध के निहितार्थ दूरगामी हैं। एंजाइम फार्मास्यूटिकल्स के उत्पादन से लेकर प्रदूषकों के टूटने तक, औद्योगिक प्रक्रियाओं की एक विस्तृत श्रृंखला में महत्वपूर्ण उत्प्रेरक हैं। हालांकि, प्राकृतिक एंजाइमों का उत्पादन महंगा हो सकता है और अक्सर इष्टतम रूप से कार्य करने के लिए विशिष्ट परिस्थितियों की आवश्यकता होती है। आरएचपी एक संभावित विकल्प प्रदान करते हैं जो अधिक लागत प्रभावी और मजबूत हो सकता है।

इसके अलावा, इन आरएचपी का डिज़ाइन पॉलिमर की घूर्णी स्वतंत्रता का लाभ उठाता है, मोनोमेरिक अनुक्रम विशिष्टता में कमियों को कम करता है और पहनावा स्तर पर व्यवहार एकरूपता प्राप्त करता है। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि यह सुझाव देता है कि मोनोमर्स के अनुक्रम पर सटीक नियंत्रण के बिना भी जटिल कार्यों को प्राप्त किया जा सकता है, जिससे संश्लेषण प्रक्रिया सरल हो जाती है।

इन एंजाइम मिमिक्स का विकास सामग्री विज्ञान में कृत्रिम बुद्धिमत्ता की बढ़ती भूमिका पर भी प्रकाश डालता है। शोधकर्ताओं ने अपने आरएचपी के डिजाइन का मार्गदर्शन करने के लिए बड़ी संख्या में मेटालोप्रोटीन के डेटा का उपयोग किया, यह प्रदर्शित करते हुए कि एआई वांछित गुणों वाली नई सामग्रियों की खोज को कैसे तेज कर सकता है। इस दृष्टिकोण को अन्य कार्यात्मक सामग्रियों, जैसे सेंसर और दवा वितरण प्रणालियों के डिजाइन पर लागू किया जा सकता है।

आगे देखते हुए, शोधकर्ताओं ने आरएचपी के डिजाइन को और अनुकूलित करने और विभिन्न क्षेत्रों में उनके संभावित अनुप्रयोगों का पता लगाने की योजना बनाई है। इसमें औद्योगिक उत्प्रेरण, दवा विकास और पर्यावरणीय उपचार में उनके उपयोग की जांच शामिल है। इन एंजाइम मिमिक्स का विकास बायोइंस्पायर्ड सामग्री के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण कदम का प्रतिनिधित्व करता है और समाज पर परिवर्तनकारी प्रभाव डाल सकता है।