Pesquisadores desenvolveram heteropolímeros aleatórios sintéticos (RHPs) que imitam a função de enzimas, oferecendo uma nova abordagem para a criação de materiais bioinspirados. As descobertas, publicadas na Nature, detalham como esses RHPs, sintetizados em uma reação "one-pot", podem replicar comportamentos de proteínas ao posicionar estrategicamente cadeias laterais no nível segmentar.

A equipe, guiada pela análise de aproximadamente 1.300 sítios ativos de metaloproteínas, projetou os RHPs para funcionar como mímicos de enzimas. Eles introduziram monômeros específicos como equivalentes de resíduos funcionais encontrados em proteínas e modularam estatisticamente as características químicas de segmentos contendo esses monômeros-chave, incluindo a hidrofobicidade segmentar. Este processo resultou na formação de pseudo-sítios ativos dentro dos RHPs, fornecendo aos monômeros-chave um microambiente semelhante ao encontrado em proteínas.

"Propomos que, para polímeros com químicas de cadeia principal diferentes da das proteínas, programar projeções espaciais e temporais de cadeias laterais no nível segmentar pode ser eficaz na replicação de comportamentos de proteínas", afirmaram os pesquisadores em sua publicação. Eles também observaram que a liberdade rotacional das cadeias de polímero ajuda a superar as limitações na especificidade da sequência de monômeros, levando a um comportamento uniforme em todo o conjunto de RHPs.

O desenvolvimento desses mímicos de enzimas tem implicações significativas para vários campos, incluindo catálise, administração de medicamentos e ciência dos materiais. Ao criar polímeros sintéticos que podem desempenhar funções semelhantes às enzimas naturais, os cientistas podem potencialmente projetar novos catalisadores para processos industriais, desenvolver sistemas de administração de medicamentos direcionados e criar novos materiais com propriedades aprimoradas.

O conceito de usar heteropolímeros aleatórios para imitar a função enzimática está enraizado na compreensão de que a funcionalidade das proteínas surge de suas complexas estruturas tridimensionais e do arranjo específico de resíduos de aminoácidos dentro de seus sítios ativos. Embora replicar a estrutura precisa das proteínas sinteticamente tenha se mostrado um desafio, esta pesquisa demonstra que é possível alcançar funcionalidade semelhante controlando cuidadosamente as características químicas dos segmentos de polímero.

Os pesquisadores acreditam que esta abordagem oferece uma rota mais acessível para a criação de materiais bioinspirados com atividade semelhante à de enzimas. Ao contrário dos métodos tradicionais que exigem controle preciso sobre a sequência de monômeros, a síntese "one-pot" de RHPs permite a criação de diversas bibliotecas de polímeros com diferentes propriedades químicas. Essa abordagem combinatória pode acelerar a descoberta de novos mímicos de enzimas com funcionalidades personalizadas.

As próximas etapas desta pesquisa envolvem otimizar ainda mais o design dos RHPs para aumentar sua atividade catalítica e seletividade. A equipe também planeja explorar o potencial desses materiais para aplicações em áreas como biossensoriamento e remediação ambiental. A capacidade de criar polímeros sintéticos que imitam a função das enzimas abre novas possibilidades para enfrentar desafios em vários campos, da medicina à manufatura.