研究人员开发出能够模仿酶功能的合成聚合物，这一突破可能彻底改变工业催化和药物开发。发表在《自然》杂志上的这项研究详细介绍了如何设计无规异聚物 (RHPs) 来复制金属蛋白的活性位点，从而为关键单体实现类似蛋白质的微环境。

该团队在对大约 1,300 个金属蛋白活性位点进行分析的指导下，采用一锅合成法来制造这些 RHPs。关键单体作为蛋白质中功能残基的等价物，通过统计学方法进行调节，以控制诸如链段疏水性等化学特性。这种方法使研究人员能够在聚合物内创建伪活性位点，为关键单体提供类似蛋白质的环境。

研究人员在他们的出版物中表示：“我们认为，对于具有与蛋白质不同的骨架化学性质的聚合物，在链段水平上对侧链进行空间和时间预测的编程，可以有效地复制蛋白质的行为。”他们补充说，聚合物骨架的旋转自由度有助于克服单体序列特异性的限制，从而导致聚合物整体表现出一致的行为。

酶是生物催化剂，可加速细胞内的化学反应。它们的效率和特异性是无与伦比的，但它们的脆弱性和高生产成本限制了它们在工业应用中的使用。创建合成酶模拟物一直是化学领域的一个长期目标，之前的尝试主要集中在复制蛋白质复杂的三维结构。然而，这种新方法侧重于模仿活性位点的化学环境，而不是整个蛋白质结构。

这项研究的意义是深远的。在工业催化中，这些 RHPs 可以为传统酶提供更强大且更具成本效益的替代方案。它们还可用于药物开发，以创建用于合成复杂分子的新型催化剂。此外，本研究中使用的设计原则可应用于创建其他具有类似蛋白质特性的功能材料。

这些酶模拟物的开发也突显了人工智能在材料科学中日益重要的作用。研究人员使用人工智能分析了数千种蛋白质的活性位点，识别出关键特征，然后将其纳入 RHPs 的设计中。这种方法展示了人工智能如何通过识别人类难以辨别的模式和关系来加速新材料的发现。

虽然目前的研究侧重于模仿金属蛋白，但研究人员认为，同样的方法也可用于模仿其他类型的酶。未来的研究将侧重于扩大这些 RHPs 可以催化的反应范围，并提高它们的效率和稳定性。该团队还计划探索使用人工智能来进一步优化这些酶模拟物的设计。