一项发表在《自然》杂志上的研究表明，研究人员已成功设计出模拟酶的无规异聚物 (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。该团队从大约 1300 种金属蛋白的活性位点中汲取灵感，通过一锅法合成开发了这些 RHPs，引入了特定的单体，这些单体的作用相当于蛋白质中发现的功能残基。

这项创新的关键在于对包含这些关键单体的片段的化学特性进行统计调节，特别是片段的疏水性。这个过程使 RHPs 能够形成伪活性位点，为关键单体提供类似于蛋白质中的微环境，使其能够催化反应。

研究人员在论文中表示：“我们认为，对于主链化学性质与蛋白质不同的聚合物，在片段水平上对侧链的空间和时间投影进行编程，可以有效地复制蛋白质的行为。” 他们进一步解释说，利用聚合物的旋转自由度可以弥补单体序列特异性的局限性，从而在整体水平上实现均匀的行为。

这些酶模拟物的开发代表了仿生材料科学领域向前迈出的重要一步。虽然复制蛋白质复杂的层级结构一直是一个长期存在的挑战，但这项研究表明，关注聚合物内侧链的空间和时间排列可以有效地复制蛋白质的行为。这种方法规避了对精确单体序列的需求，而这通常很难通过合成来实现。

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。酶模拟物有可能取代工业过程中的天然酶，从而提供更高的稳定性和可调性。它们还可以用于开发靶向特定细胞或组织的新型药物输送系统，或创造具有增强性能的新型材料。

人工智能的使用在这项研究中发挥了关键作用，尤其是在分析金属蛋白的活性位点方面。机器学习算法被用于识别这些活性位点中的关键特征和模式，然后用于指导 RHPs 的设计。这突显了人工智能在材料发现和设计中日益增长的重要性，使研究人员能够探索广阔的化学空间，并为新材料识别有希望的候选者。

这项研究的下一步包括进一步优化 RHPs 的设计，并探索它们在各个领域的潜在应用。研究人员还计划研究使用不同的单体和聚合技术来创造具有定制特性的更广泛的酶模拟物。这项工作可能为新一代具有类蛋白质功能的合成材料铺平道路，为社会提供广泛的潜在利益。