Синтезът на пептид направи Ефективно с помощта на Sonication
Синтезът на пептид в твърда фаза (SPPS) е общият метод за синтез на пептид. Ultrasonication е надежден инструмент за усилване на солидна фаза пептид синтез, което води до по-високи добиви, подобрена чистота, няма racemization и значително ускорена скорост на реакцията. Hielscher Ultrasonics предлага различни ултразвукови решения за синтез на пептид, разцепване и разтваряне.
Ултразвуков синтез на пептид
Ultrasonication вече се прилага широко като засилващ се метод в органичния синтез и е добре известен със своите предимства като драстично намалени времена на реакция, по-високи добиви, по-малко второпродукти, започване на пътеки, които не биха могли да бъдат постигнати по други начини, и / или по-добра селективност. Могат да се получат и големи ползи, когато ултразвукът е съчетан с реакции на синтеза на пептид. Резултатите от изследванията са демонстрирали, че ултразвуково подпомаганият синтез на пептид постига оптимизиран добив на пептиди с висока чистота, без расамизация в рамките на кратко време за реакция.
- Високи добиви на пептид
- Значително по-бърз синтез
- По-висока чистота на пептида
- Без расамизация
- Паралелен синтез на различни пептиди
- Линейно мащабируемо до произволен обем
Ултразвуков cuphorn за единната ултразвукова обработка на няколко реакторни плавателни съдове за подобрен синтез на пептид.
Графика, демонстрираща синтеза на пептид merrifield твърда фаза. Ultrasonication се използва за насърчаване и засилване на синтезната реакция, както и за сцепване на синтезираните пептиди от смола.
Графика: ©Конейос-Санчес и др., 2014)
Синтезът на пептид в твърда фаза е подобрен с ултразвук
Синтезът на пептид в твърда фаза (SPPS) е химическа реакция, която позволява сглобяването на пептидна верига чрез последователни реакции на производни на аминокиселини върху неразтворима пореста опора. Въпреки това, традиционният синтез на пептид в твърда фаза е сравнително неефективен и бавен процес. Ето защо, ултразвуковото усилване на синтеза на пептид е високо разглеждан инструмент за по-ефикасен и бърз синтез на пептиди.
Silva et al. (2021) сравнява "класически" флуоренилметоксикарбонил (Fmoc)-твърд фазов пептиден синтез (SPPS) с ултразвук (САЩ)-подпомагани SPPS въз основа на приготвянето на три пептиди, А именно рецепторът на фибробластния растежен фактор 3(FGFR3)-специфичен пептид Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) и романите пептиди Pep2 (RQMATADEA-NH2) и Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2).
Подпомаганата от САЩ SPPS доведе до 14-кратно (Pep1) и 4-кратно намаляване на времето (Pep2) в пептидното сглобяване в сравнение с "класическия" метод. Интересното е, че ултразвуковата подпомагана SPPS даде Pep1 в по-висока чистота (82%), отколкото "класическата" SPPS (73%). Значителното намаляване на времето, съчетано с висока постигната сурова пептидна чистота, подтикна изследователския екип да приложи подпомаганите от САЩ SPPS към големия пептид Pep3, който показва висок брой хидрофобни аминокиселини и хомоолиго-последователности. Забележително е, че синтезът на този 25-мер пептид е бил получен в рамките на по-малко от 6 часа (347 мин) в умерена чистота (прибл. 49%).
По-бърз синтез на пептид чрез синтез на пептид в твърда фаза с помощта на ултразвукова възбуда.
(Проучване и анализ: Wołczański et al., 2019)
Merlino et al. (2019) също проведе цялостно проучване на ултразвуковите ефекти върху синтеза на пептид на базата на Fmoc на твърда фаза, което позволи синтеза на различни биологично активни пептиди (до 44-мер), със забележителни икономии на материал и време за реакция. Те демонстрираха, че ултрасоникцията не изостря основните странични реакции и подобрява синтеза на пептиди, надарени с “трудни последователности”, поставяне на ултразвуково популяризирания синтез на пептид с твърда фаза (US-SPPS) сред настоящите високоефективни пептидни синтетични стратегии.
Наличието на високопроизводителни системи за ултразвуковия (соничен) синтез на пептиди позволява значително подобрени проценти на синтез и увеличаване на чистотата на суровите продукти. (срв. Волчански и др., 2019 г.)
Разследването на расамизацията. Сравнение на значителни 1H NMR спектри на модели пептиди синтезирани ръчно с помощта на класическия подход при стайна температура срещу ултразвуков метод при повишена температура. Химическите смени на Неговите и Cys α-протони и метиленова група от Acm (леви панели), ɣ-метилови протони на Val (десни панели) показват, че ултразвукът при 70°C не предизвиква рацемизация.
(Проучване и анализ: Wołczański et al., 2019)
Ултразвуково сцепване на пептиди
След синтеза на пептид с твърда фаза (SPPS) синтезираните пептиди трябва да се разцепят от полимерните смоли. Тази стъпка е известна още като депротекция. Когато се сравняват често треперене и ултразвук за разцепване на пептид от смола, методът на разклащане изисква приблизително 1 час, докато ултразвуковото разцепване може да бъде осъществено в 15 до 20 мин. Ултразвуковата пептидна цепка може да се приложи към цепката на защитени аминокиселини и пептиди, свързани с полистиролови смоли чрез бензилов естер връзки.
Ултразвуковото расцепване на пептиди от полистирол смола дава високи добиви на пептиди във висока чистота, без рацемизация, в рамките на бърза процедура.
(проучване и графика: ©Анурадха и Равиндранат, 1995)
Ултразвуково развълнуван реактор за подобрен и ускорен синтез на пептид. Картината показва ултразвуков UP200St в реактор от разбърквано стъкло.
Hielscher Ultrasonics предлага различни ултразвуково решение за директна и непряка ултразвукова обработка. Мощни и прецизно контролируеми ултразвукови процесори доставят точно точното количество ултразвукова енергия на реакционния съд. Независимо дали използвате спринцовки, тръби, много кладенец плочи, или стъклени реактори като синтез съд, Hielscher Ultrasonics предлага най-подходящия ултразвуков апарат за вашето пептидно приложение.
- персонализирани пептиди
- широкомащабно производство на пептиди
- библиотеки с пептиди
Много пептидни синтези се извършват в спринцовки (напр., реактори с фритирани спринцовки). Ултразвуковият агитатор на спринцовката на Hielscher sonicates разтвора на пептид, свързващ ултразвуковите вълни през стената на спринцовката в течността. Ултразвуковият агитатор на спринцовката е едно от най-популярните ултразвукови решения за ултразвуково подпомагания синтез на пептиди.
Ултразвуковият cuphorn е подходящ инструмент за ултразвукиране до 5 реакторни съда, въпреки че VialTweeter може да побере до десет реакционни тръби плюс допълнително пет по-големи съда чрез аксесоар за скоба.
За други реакторни типове като Реактора Merrifield или Kamysz твърдофазни и други полипропиленови или боросиликатни съдове / реактори, Hielscher предлага персонализирани скоба ултразвукови системи за непряка ултразвукова обработка.
За синтез на пептид в твърда фаза в мултиуел / микротитър плочи, UIP400MTP е идеалното устройство. Ултразвуковата кавитация е косвено съчетана равномерно в многобройните сондажни кладенци за превъзходен масов трансфер и синтезна реакция. Гледайте видеоклипа по-долу, за да видите 1000000000000000000000 в действие!
Разбира се, по-големи настъргани стъклени реактори, например за синтез на разтвор-фаза, могат лесно да бъдат оборудвани с ултразвукови сонди (a.k.a. сонотроди или ултразвукови рога) с всякакъв размер.
- различни ултразвукови типове
- пряка и непряка ултразвукова обработка
- прецизен контрол на интензивността
- прецизен контрол на температурата
- непрекъснат или импулсен ултразвук
- интелигентни функции, програмируеми устройства
- Предлага се за всеки обем
- линейна скалируемост
Свържете се с нас! / Попитай ни!
Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори за смесване на приложения, дисперсия, емулгиране и екстракция на лаборатория, пилот и промишлен мащаб.
Литература / Препратки
- 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.
- 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.
Факти заслужава да се знае
Пептиди
Пептидите са съединения, където множество аминокиселини са свързани чрез амидни връзки, така наречените пептидни връзки. Когато са обвързани в сложни структури – обикновено състоящи се от 50 или повече аминокиселини -, тези големи пептидни структури се терминират протеини. Пептидите са съществен градивен елемент на живота и изпълняват множество функции в тялото.
Синтез на пептид
В органичната химия, молекулярната биология, и науката за живота, синтезът на пептиди е процесът на производство на пептиди. Пептидите се синтезират химически чрез кондензационна реакция на карбоксилната група на една аминокиселина към амино групата на друга аминокиселина. Обикновено се използват стратегии за защита на групи (също защитни групи), за да се избегнат нежелани странични реакции с различните аминокиселинни странични вериги.
Химически (ин-витро) синтез на пептид най-често започва чрез съединяване на карбоксилната група на входящата аминокиселина (C-терминал) към N-терминала на нарастващата пептидна верига. Противно на този синтез C-to-N, естественият протеин биосинтеза на дълги пептиди в живи организми се случва в обратна посока. Това означава, че при биосинтезата N-терминалът на входящата аминокиселина е свързан с C-терминала на протеиновата верига (N-към-C).
Повечето протоколи за научноизследователска и развойна дейност за синтеза на пептиди се основават на методи с твърда фаза, докато методите за синтез на разтвор-фаза могат да бъдат намерени в мащабно промишлено производство на пептиди.
Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори от лаборатория да се промишлени размери.