शोधकर्ता "नैनोजाइम्स" के रूप में जाने जाने वाले कृत्रिम एंजाइमों के उपयोग के दूसरे रास्ते भी खोज रहे हैं, ताकि उन्हें भविष्य में औषधीय और जैव-चिकित्सा अनुप्रयोगों में जैव-पदार्थों को रूपांतरित करने के लिए उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किया जा सके।

कई जटिल प्राकृतिक एंजाइम क्रियाशील प्रोटीन उत्पन्न करने के लिए प्रोटीन को इस्तेमाल कर सकते हैं। हालाँकि, प्रोटीन के साथ नैनोजाइम की परस्पर क्रिया का कम ही पता लगाया गया है।

वैज्ञानिक अब जैविक वातावरण में नैनोजाइम की अनदेखी भूमिकाओं और जैव प्रौद्योगिकी और उपचारात्मक हस्तक्षेपों में उनकी संभावनाओं के कारण छोटे अणु सब्सट्रेट से परे उनकी  परस्पर क्रिया की जांच कर रहे हैं। वे मौजूदा कृत्रिम एंजाइमों की चयनात्मकता, विशिष्टता और दक्षता की वर्तमान सीमाओं को दूर करने के लिए अगली पीढ़ी के कृत्रिम एंजाइम विकसित करने का भी प्रयास कर रहे हैं।

सीएसआईआर-केंद्रीय चमड़ा अनुसंधान संस्थान (सीएलआरआई) के शोधकर्ताओं ने विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) के इंस्पायर फैकल्टी फेलोशिप और वाइज किरण फेलोशिप के सहयोग से कृत्रिम एंजाइमों की सीमाओं को आगे बढ़ाने के लिए प्रोटीन और नैनोजाइम के इंटरफेस पर रसायन विज्ञान की जांच की।

डॉ. अमित वर्नेकर और उनके पीएचडी छात्र, श्री आदर्श फत्रेकर और सुश्री रस्मी मोराजकर ने बायोमटेरियल के उत्पादन के लिए “क्रॉसलिंकिंग” के रूप में जानी जाने वाली सहसंयोजक प्रक्रिया के माध्यम से विभिन्न जैविक ऊतकों में एक महत्वपूर्ण संरचनात्मक प्रोटीन, कोलेजन को जोड़ने में मैंगनीज-आधारित ऑक्सीडेज नैनोजाइम (एमएनएन) द्वारा निभाई गई महत्वपूर्ण भूमिका की जांच की है। कोलेजन विभिन्न जैविक ऊतकों में एक महत्वपूर्ण संरचनात्मक प्रोटीन है।

रॉयल सोसाइटी ऑफ केमिस्ट्री की पत्रिका केमिकल साइंस में प्रकाशित एक शोधपत्र में , उन्होंने दिखाया कि MnN ऑक्सीडेज नैनोजाइम की सहायता से कोलेजन को सक्रिय कर सकता है और हल्के परिस्थितियों में केवल टैनिक एसिड की एक छोटी मात्रा का उपयोग करके इसके टायरोसिन अवशेषों के सहसंयोजक क्रॉसलिंकिंग को सुगम बना सकता है, और इस प्रकार प्रोटीन की ट्रिपल-हेलिकल संरचना को बनाए रखता है।

यह दृष्टिकोण न केवल नैनोजाइम की नवीन संभावनाओं को प्रदर्शित करता है, बल्कि कोलेजनेज़ विघटन के प्रति उल्लेखनीय 100% प्रतिरोध प्रदान करने के लिए एक प्रभावी रणनीति भी प्रदान करता है, जो कोलेजन-आधारित बायोमटेरियल के दीर्घकालिक उपयोग के लिए एक महत्वपूर्ण चुनौती है।

एक अन्य शोध में, वैज्ञानिकों ने धातु-कार्बनिक ढांचे (एमओएफ-808) के छिद्रों के भीतर स्थापित एक बिस-(μ-ऑक्सो) डाइ-कॉपर सक्रिय साइट को डिजाइन किया है, जो एंजाइम बाइंडिंग पॉकेट्स के लिए एक सादृश्य के रूप में काम करता है और नैनोजाइम्स में चयनात्मकता, विशिष्टता और दक्षता की लगातार चुनौतियों का समाधान करता है।

केमिकल साइंस में प्रकाशित उनके निष्कर्षों से यह भी पता चलता है कि यह उत्प्रेरक-द्वारा-डिज़ाइन रणनीति सब्सट्रेट की गतिशीलता और प्रतिक्रियाशीलता को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करती है, लेकिन यह अनजाने में ऑक्सीडेस चयनात्मकता से समझौता करती है जब साइटोक्रोम सी जैसे छोटे प्रोटीन, जो MOF-808 के छिद्र खोलने से बड़े होते हैं, सक्रिय साइट तक पहुँचने का प्रयास करते हैं। यह कार्य नैनोमटेरियल से संबंधित कृत्रिम एंजाइमों के सावधानीपूर्वक डिज़ाइन में सावधानीपूर्वक विचार करने की आवश्यकता का उदाहरण है, क्योंकि कृत्रिम एंजाइमों में वांछनीय और अवांछनीय प्रतिक्रियाशीलता के बीच परिष्कृत संतुलन औषधीय अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है।

शोध ने सब्सट्रेट के दायरे का विस्तार करके कोलेजन जैसे जटिल जैविक अणुओं को शामिल किया है, जिससे नैनोजाइम की सीमाओं को छोटे अणु सब्सट्रेट के साथ काम करने में उनके ज्ञात रसायन विज्ञान से परे धकेल दिया गया है। फोकस का यह विस्तार महत्वपूर्ण है क्योंकि यह चिकित्सीय अनुप्रयोगों के लिए बायोमटेरियल के विकास के लिए नए रास्ते खोलता है, विशेष रूप से उन लोगों के लिए जिन्हें लगातार संरचनात्मक गुणों की आवश्यकता होती है। अपने शोध के माध्यम से, उनका लक्ष्य बायोमेडिकल अनुप्रयोगों के लिए चयनात्मक, विशिष्ट और अत्यधिक सक्रिय अगली पीढ़ी के कृत्रिम एंजाइम विकसित करने के लिए दिशानिर्देश स्थापित करना है।

उनके काम की नवीनता इसके दोहरे दृष्टिकोण में निहित है: पहला, संरचनात्मक प्रोटीन के साथ नैनोजाइम की परस्पर क्रिया के लिए एक नया प्रतिमान स्थापित करके, और दूसरा, भविष्य के कृत्रिम एंजाइमों के डिजाइन में सब्सट्रेट चयनात्मकता के महत्व को उजागर करके। ये निष्कर्ष सामूहिक रूप से नैनोजाइम रसायन विज्ञान की अधिक परिष्कृत समझ में योगदान करते हैं, जो जैव प्रौद्योगिकी और चिकित्सीय संदर्भों में उनकी उपयोगिता को आगे बढ़ाने के लिए आवश्यक है।

अध्ययन में कोलेजन बायोमटेरियल विकास को बढ़ी हुई स्थिरता और स्थायित्व के साथ पुनः परिभाषित किया गया है।

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एमजी/केसी/एनकेएस

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