研究人员开发出能够模仿酶的无规异聚物 (RHPs)，为创造具有类蛋白质功能的合成材料提供了一种新方法。这项研究发表在《自然》杂志上。该团队从大约 1,300 种金属蛋白的活性位点中汲取灵感，使用一锅合成法设计了这些 RHPs，有效地创造了酶的模拟物。

这项研究解决了在合成上复制蛋白质复杂功能的长期挑战。虽然科学家们在模仿蛋白质的一级、二级和三级结构方面取得了进展，但实现驱动其功能的化学、结构和动态异质性仍然难以捉摸。该团队的方法侧重于在化学性质与蛋白质不同的聚合物中，在片段水平上对侧链的空间和时间排列进行编程。这使得聚合物能够复制蛋白质的行为，利用聚合物主链的旋转自由度来弥补单体序列特异性的局限性。

研究人员将关键单体引入 RHPs 中，充当蛋白质中功能残基的等价物。他们对包含这些关键单体的片段的化学特性（包括片段疏水性）进行统计调节，以创建伪活性位点。这些位点为关键单体提供了类似于蛋白质中的微环境。

“通过关注片段水平并统计调节化学特性，我们能够创造出表现出类蛋白质微环境的 RHPs，”该研究的作者指出。

这项研究的意义扩展到包括催化、药物输送和材料科学在内的各个领域。创造合成酶模拟物的能力可能导致开发用于工业过程的新型催化剂、更具针对性的药物输送系统以及具有增强功能的新型材料。

这些 RHPs 的开发也突显了人工智能和计算分析在材料设计中的潜力。研究人员利用大量金属蛋白的数据来指导其聚合物的设计，展示了人工智能如何加速发现具有特定性能的新材料。这种方法可以应用于其他功能材料的设计，为材料发现的新时代铺平道路。

展望未来，研究人员计划进一步优化 RHPs 的设计，并探索其在各个领域的应用。他们还计划开发新的方法来控制聚合物内单体的空间和时间排列，这可能导致更复杂的酶模拟物。该团队希望他们的工作能够激发人们对使用仿生方法设计功能材料的进一步研究。