नेचर पत्रिका में प्रकाशित एक अध्ययन के अनुसार, शोधकर्ताओं ने सिंथेटिक पॉलिमर विकसित किए हैं जो एंजाइमों के कार्य की नकल करते हैं, जिससे औद्योगिक उत्प्रेरण और दवा विकास में क्रांति आने की संभावना है। टीम ने रैंडम हेटरोपॉलिमर (आरएचपी) बनाने पर ध्यान केंद्रित किया, जो मेटालोप्रोटीन के सक्रिय स्थलों को दोहराने में सक्षम हैं, जो धातु आयनों वाले प्रोटीन हैं जो जैविक प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

यह शोध 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, लेकिन समान कार्यात्मक जटिलता प्राप्त करना मुश्किल बना हुआ है। टीम के दृष्टिकोण में विशिष्ट रासायनिक विशेषताओं वाले आरएचपी को डिजाइन करना शामिल था, जो 1,300 से अधिक मेटालोप्रोटीन सक्रिय स्थलों के विश्लेषण द्वारा निर्देशित था। उन्होंने प्रमुख मोनोमर्स पेश किए, जो प्रोटीन में कार्यात्मक अमीनो एसिड अवशेषों के समकक्ष के रूप में कार्य करते हैं, और सांख्यिकीय रूप से इन मोनोमर्स वाले खंडों के रासायनिक गुणों को संशोधित किया, जैसे कि खंडीय हाइड्रोफोबिसिटी, या पानी को पीछे हटाने वाले गुण।

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 लौकिक अनुमानों को प्रोग्राम करना प्रोटीन व्यवहारों को दोहराने में प्रभावी हो सकता है।" परिणामस्वरूप आरएचपी छद्म-सक्रिय स्थल बनाते हैं, जो प्रमुख मोनोमर्स को प्रोटीन जैसे सूक्ष्म वातावरण प्रदान करते हैं, जिससे वे उत्प्रेरक कार्य करने में सक्षम होते हैं।

इस विकास का महत्व प्राकृतिक एंजाइमों से जुड़ी सीमाओं को दूर करने की इसकी क्षमता में निहित है। प्राकृतिक एंजाइमों का उत्पादन अक्सर महंगा होता है, वे पर्यावरणीय परिस्थितियों के प्रति संवेदनशील होते हैं और विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए उन्हें संशोधित करना मुश्किल होता है। दूसरी ओर, सिंथेटिक एंजाइम मिमिक्स को अधिक आसानी से डिजाइन और संश्लेषित किया जा सकता है, वे अक्सर अधिक मजबूत होते हैं और विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुरूप बनाए जा सकते हैं।

इन आरएचपी का डिज़ाइन प्रोटीन में पाए जाने वाले सटीक मोनोमर अनुक्रमण की कमी की भरपाई के लिए पॉलिमर की घूर्णी स्वतंत्रता का लाभ उठाता है। यह पूर्ण अनुक्रम नियंत्रण के बिना भी, समूह स्तर पर समान व्यवहार वाली सामग्री बनाने की अनुमति देता है। शोधकर्ताओं ने एक-पॉट संश्लेषण विधि का उपयोग किया, जिससे उत्पादन प्रक्रिया सरल हो गई और यह अधिक स्केलेबल हो गई।

इस शोध के निहितार्थ विभिन्न क्षेत्रों तक फैले हुए हैं। औद्योगिक उत्प्रेरण में, आरएचपी पारंपरिक धातु उत्प्रेरकों को बदल सकते हैं या बढ़ा सकते हैं, जिससे अधिक कुशल और टिकाऊ रासायनिक प्रक्रियाएं हो सकती हैं। दवा विकास में, उनका उपयोग उपन्यास चिकित्सीय एजेंट या दवा वितरण प्रणाली बनाने के लिए किया जा सकता है। यह विकास सामग्री विज्ञान में कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) की बढ़ती भूमिका पर भी प्रकाश डालता है। मेटालोप्रोटीन सक्रिय स्थलों के विश्लेषण, जिसने आरएचपी के डिजाइन का मार्गदर्शन किया, में कम्प्यूटेशनल उपकरणों और डेटाबेस का उपयोग शामिल था, यह दर्शाता है कि एआई नई सामग्रियों की खोज को कैसे गति दे सकता है।

आगे देखते हुए, शोधकर्ताओं की योजना आरएचपी के डिजाइन को और परिष्कृत करने और विभिन्न क्षेत्रों में उनके अनुप्रयोगों का पता लगाने की है। उनका लक्ष्य आरएचपी के गुणों की भविष्यवाणी करने के लिए एआई-संचालित विधियों का विकास करना भी है, जो खोज प्रक्रिया को और तेज कर सकता है। अनुरूप गुणों वाले सिंथेटिक एंजाइम मिमिक्स बनाने की क्षमता ऊर्जा और पर्यावरण से लेकर चिकित्सा और विनिर्माण तक विभिन्न क्षेत्रों में चुनौतियों का समाधान करने के लिए नई संभावनाएं खोलती है।