一项发表在《自然》杂志上的研究表明，研究人员开发出能够模仿酶功能的合成聚合物，为创造人工催化剂提供了一种新方法。该团队专注于无规异聚物 (RHPs)，这是一种由随机排列的不同单体组成的聚合物，以此来复制蛋白质复杂的化学和结构特性。

科学家们从大约 1300 种金属蛋白的活性位点中汲取灵感来设计他们的 RHPs。他们使用一锅法合成这些聚合物，其中包含作为蛋白质中功能残基等价物的关键单体。通过统计控制包含这些关键单体的片段的化学特性，例如片段疏水性，研究人员能够创建提供类似蛋白质微环境的伪活性位点。

研究人员在他们的论文中指出：“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，在片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。”他们还指出，聚合物的旋转自由度可以弥补精确单体序列的不足，从而导致聚合物整体表现出一致的行为。

这些酶模拟物的开发可能对包括医学、材料科学和环境修复在内的各个领域产生重大影响。人工酶有可能用于催化工业过程中的化学反应、开发新的药物疗法或分解环境中的污染物。

该研究强调了人们对仿生材料日益增长的兴趣，这些材料旨在复制生物系统中发现的复杂功能。虽然之前的努力主要集中在复制蛋白质的一级、二级和三级结构，但这项研究强调了化学、结构和动态异质性在实现类蛋白质功能方面的重要性。

创建人工酶的挑战之一是达到与天然酶相同的特异性和效率。天然酶经过数百万年的进化，可以精确地催化特定的反应。人工智能和机器学习在这个领域变得越来越重要，帮助研究人员设计和优化具有所需特性的合成酶。人工智能算法可以分析大量关于蛋白质结构和功能的数据，以识别有助于催化活性的关键特征。然后，可以将这些特征纳入合成聚合物的设计中。

研究人员认为，进一步开发 RHPs 和其他酶模拟物可能会产生新一代具有增强性能和多功能性的催化剂。未来的研究可能会集中在改进这些聚合物的设计和合成，以及探索它们在各个领域的潜在应用。该团队计划研究使用人工智能驱动的方法来进一步改进 RHPs 的设计并优化其催化活性。