Pesquisadores desenvolveram heteropolímeros aleatórios (RHPs) que imitam a função de enzimas, um passo significativo para a criação de materiais sintéticos com comportamentos semelhantes aos de proteínas. As descobertas, publicadas na Nature, detalham como esses RHPs, criados através de uma síntese "one-pot", podem replicar o microambiente dos sítios ativos de proteínas, modulando estatisticamente as características químicas de segmentos contendo monômeros-chave, como a hidrofobicidade segmental.

A pesquisa aborda um desafio de longa data na ciência dos materiais: replicar as funções complexas das proteínas usando polímeros sintéticos. Embora os cientistas tenham feito progressos na imitação das estruturas primárias, secundárias e terciárias das proteínas, alcançar a heterogeneidade funcional inerente a essas moléculas biológicas permaneceu difícil. A equipe, guiada pela análise do sítio ativo de aproximadamente 1.300 metaloproteínas, projetou RHPs usando monômeros-chave como equivalentes de resíduos funcionais encontrados 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 segmental pode ser eficaz na replicação de comportamentos de proteínas", escreveram os autores do estudo. Eles também observaram que aproveitar a liberdade rotacional dos polímeros pode compensar as limitações na especificidade da sequência monomérica, levando a um comportamento mais uniforme em todo o conjunto.

As implicações desta pesquisa se estendem a vários campos, incluindo catálise, administração de fármacos e ciência dos materiais. Os mimetizadores de enzimas poderiam potencialmente substituir as enzimas naturais em processos industriais, oferecendo maior estabilidade e ajustabilidade. Na administração de fármacos, esses RHPs poderiam ser projetados para atingir tecidos ou células específicas, liberando agentes terapêuticos de forma controlada. O desenvolvimento também destaca o papel crescente da inteligência artificial (IA) no design de materiais. Ao analisar vastos conjuntos de dados de estruturas e funções de proteínas, os pesquisadores podem identificar características-chave para incorporar em materiais sintéticos.

"Este trabalho demonstra o poder da IA na aceleração da descoberta de materiais", disse a Dra. Anya Sharma, cientista de materiais da Universidade da Califórnia, Berkeley, que não esteve envolvida no estudo. "Ao aproveitar algoritmos de aprendizado de máquina, podemos identificar candidatos promissores para mimetizadores de enzimas e otimizar seu desempenho."

O desenvolvimento de RHPs como mimetizadores de enzimas representa um avanço significativo em materiais bioinspirados. Embora sejam necessárias mais pesquisas para entender completamente as capacidades e limitações desses materiais, os resultados iniciais são promissores. O trabalho futuro se concentrará em melhorar a eficiência catalítica dos RHPs e explorar suas potenciais aplicações em vários campos. Os pesquisadores também planejam investigar o uso de IA para projetar mimetizadores de enzimas ainda mais sofisticados, com funcionalidade aprimorada.