根据发表在《自然》杂志上的一项研究，研究人员开发出模仿酶的无规异聚物 (RHP)，有可能彻底改变工业催化和药物开发。该团队从大约 1300 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 RHP，有效地创造了人工酶。

这项研究解决了材料科学中一个长期存在的挑战：使用合成材料复制蛋白质的复杂功能。虽然科学家们在模仿蛋白质的结构层次方面取得了进展，但实现功能相似性已被证明是困难的。研究人员提出，通过仔细控制聚合物中侧链的空间和时间排列，他们可以复制蛋白质的行为，即使骨架化学性质与蛋白质的不同。

研究人员在论文中表示：“我们引入关键单体作为蛋白质功能残基的等价物，并统计性地调节含关键单体片段的化学特性，例如片段疏水性。” 这种方法使 RHP 能够形成伪活性位点，为关键单体提供类似蛋白质的微环境。聚合物链的旋转自由度有助于弥补精确单体序列的不足，从而在整个分子集合中实现均匀的行为。

这项研究的意义重大。酶是各种工业过程中至关重要的催化剂，从药物生产到生物燃料合成。然而，天然酶的生产成本可能很高，并且通常需要特定的条件才能发挥最佳功能。像这些 RHP 这样的酶模拟物提供了一种可能更便宜、更强大的替代方案。

这些 RHP 的设计是通过分析金属蛋白的活性位点来指导的，金属蛋白是含有金属离子的蛋白质。这些金属离子通常在酶的催化活性中起着关键作用。通过了解这些金属离子周围的化学环境，研究人员能够设计出可以复制这种环境并促进类似催化反应的 RHP。

人工智能在分析大量蛋白质结构和功能数据方面的应用对于该项目的成功至关重要。人工智能算法可以识别人类难以或不可能检测到的模式和关系，从而加快设计过程。这突显了人工智能在材料科学和药物发现中日益增长的作用。

研究人员指出：“利用聚合物的旋转自由度可以减轻单体序列特异性的不足，并在整体水平上实现行为均匀性”，强调了聚合物动力学在实现类似酶行为中的重要性。

这些酶模拟物的开发代表了生物启发材料领域向前迈出的重要一步。虽然还需要进一步的研究来优化它们的性能并探索它们的全部潜力，但这些 RHP 在从工业催化到环境修复的广泛应用中具有前景。接下来的步骤包括在各种催化反应中测试这些 RHP，并探索它们在药物输送和其他生物医学应用中的潜力。