Bərk fazalı peptid sintezi – ultrasəs emalı ilə daha səmərəli
Bərk fazalı peptid sintezi (SPPS) peptid sintezi üçün geniş istifadə olunan üsuldur. Ultrasəs emalı bərk fazalı peptid sintezini intensivləşdirmək üçün etibarlı vasitədir və daha yüksək çıxım, daha yüksək təmizlik, rasemizasiyanın olmaması və reaksiyanın sürətinin əhəmiyyətli dərəcədə artması ilə nəticələnir. Hielscher Ultrasonics peptid sintezi, parçalanaraq ayrılması və həll edilməsi üçün müxtəlif ultrasəs həlləri təklif edir.
Ultrasəslə bərk fazalı peptid sintezi
Ultrasəs emalı artıq üzvi sintezdə intensivləşdirmə üsulu kimi geniş tətbiq olunur və reaksiya müddətlərinin kəskin azalması, daha yüksək çıxım, daha az əlavə məhsul, başqa yollarla əldə edilə bilməyən reaksiya yollarının başladılması və/və ya daha yaxşı seçicilik kimi üstünlükləri ilə tanınır. Ultrasəs enerjisi peptid sintezi reaksiyalarına ötürüldükdə də böyük faydalar əldə edilə bilər. Tədqiqat nəticələri göstərmişdir ki, ultrasəs dəstəkli peptid sintezi qısa reaksiya müddətində rasemizasiya olmadan yüksək təmizlikli peptidlərin optimallaşdırılmış çıxımını təmin edir.
- Yüksək peptid çıxımı
- Əhəmiyyətli dərəcədə daha sürətli sintez
- Peptidlərin daha yüksək təmizliyi
- Rasemizasiyanın olmaması
- Müxtəlif peptidlərin paralel sintezi
- İstənilən həcmə miqyaslandırıla bilir
Peptid sintezini yaxşılaşdırmaq məqsədilə bir neçə reaktor qabının bərabər ultrasəs emalı üçün ultrasəs kasavari hornu.
Merrifield bərk fazalı peptid sintezini göstərən qrafik. Ultrasəs emalı sintez reaksiyasını təşviq etmək və gücləndirmək, eləcə də sintez olunmuş peptidləri qatrandan parçalayaraq ayırmaq üçün istifadə olunur.
Qrafik: ©Conejos-Sanchez və b., 2014)
| Tədqiqat | Tədqiq olunan peptid(lər) | Reaksiya müddəti (klassik üsul ilə US-SPPS-in müqayisəsi) | Təmizlənməmiş məhsulun təmizliyi (klassik üsul ilə US-SPPS-in müqayisəsi) | Rasemizasiya və yan reaksiyalar | Əsas nəticələr |
|---|---|---|---|---|---|
| Wołczański və b. (2019) | Met-enkefalin, UB33-43-OCam, TAT48-60-NH2, B2m58-69-NH2, ACP65-74-NH2, β-endorfin | 600–1920 min → 48–284 min | 24,2–71,3% → 60,6–89,9% | Hətta 70°C-də belə Cys/His üçün müşahidə edilməmişdir | ~7–12x daha sürətli sintez; xüsusilə TAT kimi aqreqasiyaya meyilli ardıcıllıqlar üçün təmizlikdə böyük yaxşılaşma. |
| Silva və b. (2021) | Pep1 (12-mer), Pep2 (9-mer), Pep3 (25-mer) | >3515/365 min → ~250/85 min (Pep1/Pep2); Pep3: 347 min (yalnız US) | 73–84% → 72–82% (Pep1/Pep2) | Sınaqdan keçirilməmişdir; Pep2-də təmizliyin cüzi azalması qeyd edilmişdir | Pep1 üçün müddətin 14x azalması; təmizlənməmiş məhsulun çıxımı əhəmiyyətli dərəcədə artmışdır. |
| Merlino və b. (2019) | Model pentapeptidlər, 44-mer-ə qədər peptidlər, “çətin ardıcıllıqlar” (Aβ 1-42, ACP 65-74) | 60 min → 30 min (model) | 84% → 93% (model); termik qızdırma (~45°C) ilə müqayisədə əhəmiyyətli dərəcədə daha yüksək | Cys/His enantiomerlərində əhəmiyyətli artım yoxdur | Çətin/aqreqasiyaya meyilli ardıcıllıqlar üçün yüksək dərəcədə effektivdir; yüksək təmizliyi qoruyaraq reagent artıqlığını azaltmağa imkan verir. |
Ultrasəslə yaxşılaşdırılmış bərk fazalı peptid sintezi
Bərk fazalı peptid sintezi (SPPS) həll olmayan məsaməli daşıyıcı üzərində amin turşusu törəmələrinin ardıcıl reaksiyaları vasitəsilə peptid zəncirinin qurulmasına imkan verən kimyəvi reaksiyadır. Lakin ənənəvi bərk fazalı peptid sintezi nisbətən səmərəsiz və yavaş prosesdir. Buna görə də peptid sintezinin ultrasəslə intensivləşdirilməsi peptidlərin daha effektiv və sürətli sintezi üçün yüksək qiymətləndirilən vasitədir.
Silva və b. (2021) üç peptidin, yəni fibroblast böyümə faktoru reseptoru 3(FGFR3)-ə spesifik Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) peptidinin və yeni Pep2 (RQMATADEA-NH2) və Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2) peptidlərinin hazırlanması əsasında “klassik” flüorenilmetoksikarbonil (Fmoc) əsaslı bərk fazalı peptid sintezini (SPPS) ultrasəs (US) dəstəkli SPPS ilə müqayisə etmişlər.
US dəstəkli SPPS “klassik” üsulla müqayisədə peptid zəncirinin qurulması müddətinin 14 dəfə (Pep1) və 4 dəfə (Pep2) azalmasına səbəb olmuşdur. Maraqlıdır ki, ultrasəs dəstəkli SPPS ilə əldə edilən Pep1-in təmizliyi (82%) “klassik” SPPS ilə əldə ediləndən (73%) daha yüksək olmuşdur. Müddətin əhəmiyyətli dərəcədə azalması və əldə edilən təmizlənməmiş peptidin yüksək təmizliyi tədqiqat qrupunu US dəstəkli SPPS-i çoxlu hidrofob amin turşuları və homooliqomer ardıcıllıqları olan böyük Pep3 peptidinə tətbiq etməyə sövq etmişdir. Diqqətəlayiqdir ki, bu 25-mer peptidin sintezi 6 saatdan az müddətdə (347 min) orta təmizliklə (təqribən 49%) həyata keçirilmişdir.
Ultrasəs qarışdırılmasından istifadə edən bərk fazalı peptid sintezi vasitəsilə daha sürətli peptid sintezi.
(Tədqiqat və təhlil: Wołczański və b., 2019)
Merlino və b. (2019) həmçinin ultrasəsin Fmoc əsaslı bərk fazalı peptid sintezinə təsirlərini hərtərəfli tədqiq etmişlər; bu üsul materiala və reaksiya müddətinə nəzərəçarpacaq qənaətlə müxtəlif bioloji aktiv peptidlərin (44-mer-ə qədər) sintezinə imkan vermişdir. Onlar ultrasəs emalının əsas yan reaksiyaları gücləndirmədiyini və “çətin ardıcıllıqlara” malik peptidlərin sintezini yaxşılaşdırdığını göstərmişlər. Bununla da ultrasəslə təşviq olunan bərk fazalı peptid sintezi (US-SPPS) mövcud yüksək səmərəli peptid sintezi strategiyaları arasında yer almışdır.
Peptidlərin ultrasəslə (sonik) sintezi üçün yüksək məhsuldarlıqlı sistemlərin mövcudluğu sintez sürətlərinin əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırılmasına və xam məhsulların təmizliyinin artırılmasına imkan verir. (bax: Wołczański və b., 2019)
Rasemizasiyanın tədqiqi. Otaq temperaturunda klassik yanaşma ilə əl üsulu ilə sintez edilmiş model peptidlərin səciyyəvi 1H NMR spektrlərinin yüksək temperaturda ultrasəs üsulu ilə sintez edilmiş peptidlərin spektrləri ilə müqayisəsi. His və Cys-in α-protonlarının və Acm-in metilen qrupunun (sol panellər), Val-ın ɣ-metil protonlarının (sağ panellər) kimyəvi sürüşmələri göstərir ki, 70°C-də ultrasəs emalı rasemizasiyaya səbəb olmur.
(Tədqiqat və təhlil: Wołczański və b., 2019)
Peptidlərin ultrasəslə parçalanaraq ayrılması
Bərk fazalı peptid sintezindən (SPPS) sonra sintez olunmuş peptidlər polimer qatranlardan parçalanaraq ayrılmalıdır. Bu mərhələ həmçinin qoruyucu qrupların çıxarılması kimi tanınır. Peptidlərin qatrandan parçalanaraq ayrılması üçün adi çalxalama ilə ultrasəs emalı müqayisə edildikdə, çalxalama üsulu təqribən 1 saat tələb edir, ultrasəslə parçalanaraq ayırma isə 15 ilə 20 min arasında həyata keçirilə bilər. Peptidlərin ultrasəslə parçalanaraq ayrılması benzil efir rabitələri vasitəsilə polistirol qatranlara bağlanmış qorunmuş amin turşularının və peptidlərin parçalanaraq ayrılmasına tətbiq edilə bilər.
Peptidlərin polistirol qatrandan ultrasəslə parçalanaraq ayrılması sürətli prosedur ərzində rasemizasiya olmadan yüksək təmizlikli peptidlərin yüksək çıxımını təmin edir.
(tədqiqat və qrafik: ©Anuradha və Ravindranath, 1995)
Peptid sintezini yaxşılaşdırmaq və sürətləndirmək üçün ultrasəslə qarışdırılan reaktor. Şəkildə qarışdırılan şüşə reaktorda UP200St ultrasəs cihazı göstərilir.
Peptid sintezi üçün yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs cihazları
Hielscher Ultrasonics birbaşa və dolayı ultrasəs emalı üçün müxtəlif ultrasəs həlləri təklif edir. Güclü və dəqiq idarə oluna bilən ultrasəs prosessorları reaksiya qabına məhz lazım olan miqdarda ultrasəs enerjisi ötürür. Sintez qabı kimi şprislərdən, sınaq borularından, çoxyuvalı lövhələrdən və ya şüşə reaktorlardan istifadə etməyinizdən asılı olmayaraq, Hielscher Ultrasonics peptidlərlə bağlı tətbiqiniz üçün ən uyğun ultrasəs cihazını təklif edir.
- sifarişə uyğun peptidlər
- genişmiqyaslı peptid istehsalı
- peptid kitabxanaları
Bir çox peptid sintezi şprislərdə (məsələn, məsaməli filtrli şpris reaktorlarında) həyata keçirilir. Hielscher şirkətinin ultrasəs şpris qarışdırıcısı ultrasəs dalğalarını şpris divarından mayeyə ötürərək peptid məhlulunu ultrasəslə emal edir. Ultrasəs şpris qarışdırıcısı ultrasəs dəstəkli peptid sintezi üçün ən populyar ultrasəs həllərindən biridir.
Ultrasəs kasavari hornu 5-ə qədər reaktor qabını ultrasəslə emal etmək üçün uyğun vasitədir, VialTweeter isə onadək reaksiya borusunu və əlavə olaraq sıxaclı aksesuar vasitəsilə beş daha böyük qabı yerləşdirə bilər.
Merrifield və ya Kamysz bərk fazalı reaktoru kimi digər reaktor növləri və digər polipropilen və ya borosilikat qablar və reaktorlar üçün Hielscher fərdiləşdirilmiş sıxaclı bərkitmə və ya flanşla dolayı və birbaşa ultrasəs emalı cihazları təklif edir.
Əlbəttə, məsələn, məhlul fazasında sintez üçün istifadə olunan daha böyük qarışdırılan şüşə reaktorlar istənilən ölçülü ultrasəs zondları (sonotrodlar və ya ultrasəs hornları kimi də tanınır) ilə asanlıqla təchiz edilə bilər.
- müxtəlif ultrasəs cihazı növləri
- birbaşa və dolayı ultrasəs emalı
- intensivliyin dəqiq idarə edilməsi
- temperaturun dəqiq idarə edilməsi
- fasiləsiz və ya impulslu ultrasəs
- ağıllı funksiyalar, proqramlaşdırıla bilən cihazlar
- istənilən həcm üçün mövcuddur
- xətti miqyaslandırma imkanı
Çoxyuvalı/mikrotitr lövhələrində bərk fazalı peptid sintezi üçün UIP400MTP ideal cihazdır. Daha üstün kütlə ötürülməsi və sintez reaksiyası üçün ultrasəs kavitasiyası çoxsaylı nümunə yuvalarına dolayı yolla bərabər şəkildə ötürülür. Aşağıdakı videoya baxaraq UIP400MTP mikrolövhə ultrasəs cihazını işləyərkən görün!
Bizimlə əlaqə saxlayın! / Bizə sual verin!
Hielscher Ultrasonics laboratoriya, pilot və sənaye miqyasında qarışdırma tətbiqləri, dispersiya, emulsiyalaşdırma və ekstraksiya üçün yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs homogenizatorları istehsal edir.
Ultrasəslə peptid sintezi haqqında bilməyə dəyər faktlar
Peptidlər nədir?
Peptidlər bir neçə amin turşusunun peptid rabitələri adlanan amid rabitələri vasitəsilə birləşdiyi birləşmələrdir. Mürəkkəb strukturlarda birləşdikdə – adətən 50 və ya daha çox amin turşusundan ibarət olduqda – bu böyük peptid strukturları zülallar adlanır. Peptidlər həyatın əsas qurucu vahidlərindən biridir və orqanizmdə çoxsaylı funksiyalar yerinə yetirir.
Peptid sintezi necə həyata keçirilir?
Üzvi kimyada, molekulyar biologiyada və həyat elmlərində peptid sintezi peptidlərin istehsalı prosesidir. Peptidlər bir amin turşusunun karboksil qrupu ilə başqa bir amin turşusunun amin qrupu arasında kondensasiya reaksiyası vasitəsilə kimyəvi yolla sintez olunur. Müxtəlif amin turşusu yan zəncirləri ilə arzuolunmaz yan reaksiyaların qarşısını almaq üçün adətən qoruyucu qruplardan istifadə strategiyaları tətbiq olunur.
Kimyəvi (in-vitro) peptid sintezi ən çox əlavə olunan amin turşusunun karboksil qrupunun (C-ucu) böyüyən peptid zəncirinin N-ucuna birləşdirilməsi ilə başlayır. Bu C-dən N-ə sintezdən fərqli olaraq, canlı orqanizmlərdə uzun peptidlərin təbii zülal biosintezi əks istiqamətdə baş verir. Bu o deməkdir ki, biosintezdə əlavə olunan amin turşusunun N-ucu zülal zəncirinin C-ucuna birləşdirilir (N-dən C-yə).
Peptid sintezi üçün tədqiqat və işlənmə protokollarının əksəriyyəti bərk fazalı üsullara əsaslanır, məhlul fazasında sintez üsullarına isə peptidlərin genişmiqyaslı sənaye istehsalında rast gəlinir.
Peptid sintezinin hazırkı ən qabaqcıl səviyyəsi nədir?
SUS-SPPS (Dayanıqlı ultrasəs dəstəkli SPPS) üsulunun prosesi hər dövrdə cəmi iki mərhələyə (birləşdirilmiş birləşdirmə/uc qrupların bloklanması/qoruyucu qrupların çıxarılması + bir dəfə yuma) endirdiyi, həlledici sərfini və müddəti əhəmiyyətli dərəcədə azaltdığı göstərilmişdir. (bax: Mottola və b., 2025)
Ultrasəs dəstəkli TAPS tam sintezlərdə (məsələn, lipobactin) uğuru nümayiş etdirilmiş yeni inkişaf edən kombinasiyadır və aktiv əczaçılıq maddələrinin (API) istehsalı üçün müqavilə əsasında işlənmə və istehsal təşkilatları (CDMO-lar) tərəfindən araşdırılır.
Ultrasəs dəstəkli TAGGING peptid sintezinin üstünlüklərini kəşf edin!
Fasiləsiz emal əlavə təkmilləşdirmə kimi araşdırılır – sililləşdirilmiş etiket dəstəkli fasiləsiz birqablı sintez platformaları təsvir edilmişdir.
Bu sahə yaşıl kimya prinsiplərinə doğru irəliləyir; həm ultrasəs, həm də TAPS həlledici istifadəsinin və reagent miqdarının azalmasına, eləcə də dayanıqlılığın yaxşılaşmasına töhfə verir.
Ədəbiyyat / İstinadlar
- Merlino, F., Tomassi, S., Yousif, A. M., Messere, A., Marinelli, L., Grieco, P., Novellino, E., Cosconati, S., Di Maro, S. (2019): Boosting Fmoc Solid-Phase Peptide Synthesis by Ultrasonication. Organic Letters, 21(16), 2019. 6378–6382.
- Andrew M. Bray; Liana M. Lagniton; Robert M. Valerio; N.Joe Maeji (1994): Sonication-assisted cleavage of hydrophobic peptides. Application in multipin peptide synthesis. Tetrahedron Letters 35(48), 1994. 9079–9082.
- Silva, R., Franco Machado, J., Gonçalves, K., Lucas, F. M., Batista, S., Melo, R., Morais, T. S., & Correia, J. (2021): Ultrasonication Improves Solid Phase Synthesis of Peptides Specific for Fibroblast Growth Factor Receptor and for the Protein-Protein Interface RANK-TRAF6. Molecules (Basel, Switzerland), 26(23), 7349.
- Conejos-Sanchez, Inmaculada; Duro Castaño, Aroa; Vicent, María (2014): Peptide-Based Polymer Therapeutics. Polymers. 6. 515-551.
- Raheem, Shvan J; Schmidt, Benjamin W; Solomon, Viswas Raja; Salih, Akam K; Price, Eric W (2020): Ultrasonic-Assisted Solid-Phase Peptide Synthesis of DOTA-TATE and DOTA-linker-TATE Derivatives as a Simple and Low-Cost Method for the Facile Synthesis of Chelator-Peptide Conjugates. ACS Bioconjugate Chemistry, 2020.
- Salvatore Mottola, Alessandra Del Bene, Vincenzo Mazzarella, Roberto Cutolo, Ida Boccino, Francesco Merlino, Sandro Cosconati, Salvatore Di Maro, Anna Messere (2015): Sustainable Ultrasound-Assisted Solid-Phase peptide synthesis (SUS-SPPS): Less Waste, more efficiency. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 114, 2025.
- M.V. Anuradha, B. Ravindranath (1995): Ultrasound in peptide synthesis. 4: Rapid cleavage of polymer-bound protected peptides by alkali and alkanolamines. Tetrahedron Volume 51, Issue 19, 1995. 5675-5680.
- Wołczański, G., Płóciennik, H., Lisowski, M., Stefanowicz, P. (2019): The faster peptide synthesis on the solid phase using ultrasonic agitation. Tetrahedron Letters, 2019.
Hielscher Ultrasonics yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs homogenizatorlarını laboratoriya ölçüsündən sənaye ölçüsünə qədər istehsal edir.