नेचर में प्रकाशित एक नए अध्ययन के अनुसार, शोधकर्ताओं ने सिंथेटिक पॉलिमर विकसित किए हैं जो एंजाइमों के कार्य की नकल करते हैं, जिससे औद्योगिक उत्प्रेरक और दवा विकास में क्रांति आने की संभावना है। टीम ने रैंडम हेटरोपॉलिमर (आरएचपी) बनाने पर ध्यान केंद्रित किया, जिनमें प्रोटीन के विपरीत, विभिन्न रसायन विज्ञान से बने बैकबोन होते हैं, लेकिन फिर भी साइडचेन की नियुक्ति को सावधानीपूर्वक नियंत्रित करके प्रोटीन के व्यवहार को दोहराने में कामयाब होते हैं।

शोधकर्ताओं ने इन आरएचपी को डिजाइन करने के लिए लगभग 1,300 मेटालोप्रोटीन के सक्रिय स्थलों से प्रेरणा ली। उन्होंने एक-पॉट संश्लेषण विधि का उपयोग किया, जिसमें विशिष्ट मोनोमर पेश किए गए जो प्रोटीन में पाए जाने वाले कार्यात्मक अवशेषों के समकक्ष के रूप में कार्य करते हैं। इन प्रमुख मोनोमर युक्त खंडों की रासायनिक विशेषताओं को सांख्यिकीय रूप से संशोधित करके, वे छद्म-सक्रिय साइटें बनाने में सक्षम थे जो प्रोटीन जैसा सूक्ष्म वातावरण प्रदान करती हैं। अध्ययन के अनुसार, यह दृष्टिकोण आरएचपी को एंजाइम मिमिक के रूप में कार्य करने की अनुमति देता है।

सिंथेटिक एंजाइम मिमिक बनाने की क्षमता सामग्री विज्ञान में एक महत्वपूर्ण चुनौती का समाधान करती है। जबकि वैज्ञानिकों ने सफलतापूर्वक प्रोटीन की संरचनात्मक जटिलता को दोहरा लिया है, उनकी कार्यात्मक विषमता को प्राप्त करना मुश्किल बना हुआ है। अध्ययन से पता चलता है कि पॉलिमर में खंडीय स्तर पर साइडचेन की स्थानिक और लौकिक व्यवस्था को प्रोग्राम करके, प्रोटीन जैसे व्यवहारों को प्राप्त करना संभव है। इसके अलावा, पॉलिमर में निहित घूर्णी स्वतंत्रता सटीक मोनोमर अनुक्रम विशिष्टता की कमी की भरपाई कर सकती है, जिससे पॉलिमर के पूरे समूह में एक समान व्यवहार होता है।

अध्ययन के प्रमुख लेखक ने कहा, "हमारा मानना है कि यह दृष्टिकोण कार्यात्मक सामग्री को डिजाइन करने के लिए नए रास्ते खोलता है।" "प्रोटीन सक्रिय साइटों के सिद्धांतों का लाभ उठाकर और उन्हें सिंथेटिक पॉलिमर पर लागू करके, हम अनुकूलित गुणों वाले उत्प्रेरक बना सकते हैं।"

इस शोध के निहितार्थ विभिन्न क्षेत्रों तक फैले हुए हैं। औद्योगिक उत्प्रेरक में, आरएचपी पारंपरिक एंजाइमों के लिए अधिक मजबूत और लागत प्रभावी विकल्प प्रदान कर सकते हैं। दवा विकास में, उनका उपयोग उपन्यास चिकित्सीय एजेंट बनाने के लिए किया जा सकता है जो विशिष्ट जैविक प्रक्रियाओं को लक्षित करते हैं। मेटालोप्रोटीन सक्रिय साइटों के विश्लेषण में एआई का उपयोग डिजाइन प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण था। मशीन लर्निंग एल्गोरिदम का उपयोग प्रमुख संरचनात्मक और रासायनिक विशेषताओं की पहचान करने के लिए किया गया था जो एंजाइमेटिक गतिविधि में योगदान करते हैं, जिसने तब मोनोमर के चयन और आरएचपी में उनकी व्यवस्था को सूचित किया।

क्षेत्र के विशेषज्ञ इस विकास को एक महत्वपूर्ण कदम आगे के रूप में देखते हैं। रासायनिक इंजीनियरिंग के प्रोफेसर डॉ. एमिली कार्टर ने कहा, "यह एंजाइम फ़ंक्शन की नकल करने का एक चतुर दृष्टिकोण है।" "रैंडम हेटरोपॉलिमर का उपयोग लचीलेपन और ट्यून करने की क्षमता के एक स्तर की अनुमति देता है जिसे पारंपरिक प्रोटीन इंजीनियरिंग के साथ प्राप्त करना मुश्किल है।"

शोधकर्ताओं के लिए अगले चरणों में विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए आरएचपी के डिजाइन को अनुकूलित करना और वास्तविक दुनिया की सेटिंग्स में उनके उपयोग की क्षमता का पता लगाना शामिल है। वे डिजाइन प्रक्रिया को और परिष्कृत करने और मोनोमर के नए संयोजनों की खोज करने के लिए एआई के उपयोग की जांच करने की भी योजना बना रहे हैं जो उत्प्रेरक गतिविधि को बढ़ा सकते हैं। टीम आरएचपी के संश्लेषण को बढ़ाने पर भी काम कर रही है ताकि उन्हें औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए अधिक सुलभ बनाया जा सके।