नेचर में प्रकाशित एक अध्ययन के अनुसार, शोधकर्ताओं ने सफलतापूर्वक रैंडम हेट्रोपॉलीमर्स (आरएचपी) डिजाइन किए हैं जो एंजाइमों की नकल करते हैं, जिससे प्रोटीन जैसे कार्यों वाले सिंथेटिक सामग्री बनाने के लिए एक नया दृष्टिकोण मिलता है। लगभग 1,300 मेटालोप्रोटीन के सक्रिय स्थलों से प्रेरणा लेते हुए, टीम ने इन आरएचपी को एक-पॉट संश्लेषण के माध्यम से विकसित किया, जिसमें विशिष्ट मोनोमर्स पेश किए गए जो प्रोटीन में पाए जाने वाले कार्यात्मक अवशेषों के समकक्ष के रूप में कार्य करते हैं।

इस नवाचार की कुंजी इन प्रमुख मोनोमर्स वाले खंडों की रासायनिक विशेषताओं के सांख्यिकीय मॉडुलन में निहित है, विशेष रूप से खंडीय हाइड्रोफोबिसिटी। यह प्रक्रिया आरएचपी को छद्म-सक्रिय स्थल बनाने की अनुमति देती है, जो प्रमुख मोनोमर्स को प्रोटीन में पाए जाने वाले समान एक सूक्ष्म वातावरण प्रदान करती है, जिससे वे प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने में सक्षम होते हैं।

शोधकर्ताओं ने अपने पेपर में कहा, "हमारा मानना है कि प्रोटीन से अलग बैकबोन रसायन विज्ञान वाले पॉलिमर के लिए, खंडीय स्तर पर साइडचेन के स्थानिक और अस्थायी अनुमानों को प्रोग्राम करना प्रोटीन व्यवहारों को दोहराने में प्रभावी हो सकता है।" उन्होंने आगे बताया कि पॉलिमर की घूर्णी स्वतंत्रता का लाभ उठाकर मोनोमेरिक अनुक्रम विशिष्टता में सीमाओं की भरपाई की जा सकती है, जिससे ensemble स्तर पर एक समान व्यवहार होता है।

इन एंजाइम मिमिक्स का विकास बायोइंस्पायर्ड सामग्री विज्ञान में एक महत्वपूर्ण कदम आगे है। जबकि प्रोटीन की जटिल श्रेणीबद्ध संरचना को दोहराना एक लंबे समय से चली आ रही चुनौती रही है, यह शोध बताता है कि पॉलिमर के भीतर साइडचेन की स्थानिक और अस्थायी व्यवस्था पर ध्यान केंद्रित करना प्रोटीन व्यवहारों को प्रभावी ढंग से दोहरा सकता है। यह दृष्टिकोण सटीक मोनोमर अनुक्रमण की आवश्यकता को दरकिनार करता है, जिसे सिंथेटिक रूप से प्राप्त करना अक्सर मुश्किल होता है।

इस शोध के निहितार्थ उत्प्रेरण, दवा वितरण और सामग्री विज्ञान सहित विभिन्न क्षेत्रों तक फैले हुए हैं। एंजाइम मिमिक्स संभावित रूप से औद्योगिक प्रक्रियाओं में प्राकृतिक एंजाइमों को बदल सकते हैं, जिससे अधिक स्थिरता और ट्यूनबिलिटी मिलती है। इनका उपयोग नई दवा वितरण प्रणालियों को विकसित करने के लिए भी किया जा सकता है जो विशिष्ट कोशिकाओं या ऊतकों को लक्षित करती हैं, या बेहतर गुणों वाली उपन्यास सामग्री बनाने के लिए।

इस शोध में एआई का उपयोग एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, विशेष रूप से मेटालोप्रोटीन के सक्रिय स्थलों का विश्लेषण करने में। मशीन लर्निंग एल्गोरिदम का उपयोग इन सक्रिय स्थलों में प्रमुख विशेषताओं और पैटर्न की पहचान करने के लिए किया गया था, जिसने तब आरएचपी के डिजाइन को सूचित किया। यह सामग्री खोज और डिजाइन में एआई के बढ़ते महत्व पर प्रकाश डालता है, जिससे शोधकर्ताओं को विशाल रासायनिक स्थानों का पता लगाने और नई सामग्रियों के लिए आशाजनक उम्मीदवारों की पहचान करने में मदद मिलती है।

इस शोध के लिए अगले चरणों में आरएचपी के डिजाइन को और अनुकूलित करना और विभिन्न क्षेत्रों में उनके संभावित अनुप्रयोगों का पता लगाना शामिल है। शोधकर्ताओं ने विभिन्न मोनोमर्स और पॉलीमराइजेशन तकनीकों का उपयोग करके अनुरूप गुणों वाले एंजाइम मिमिक्स की एक विस्तृत श्रृंखला बनाने की भी योजना बनाई है। यह काम प्रोटीन जैसे कार्यों वाली सिंथेटिक सामग्री की एक नई पीढ़ी के लिए मार्ग प्रशस्त कर सकता है, जो समाज के लिए संभावित लाभों की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करता है।