Η σύνθεση πεπτιδίων έγινε αποτελεσματική χρησιμοποιώντας κατεργασία με υπερήχους
Η σύνθεση πεπτιδίων στερεάς φάσης (SPPS) είναι η κοινή μέθοδος για τη σύνθεση πεπτιδίων. Υπερήχους είναι ένα αξιόπιστο εργαλείο για την εντατικοποίηση της στερεάς φάσης πεπτιδική σύνθεση με αποτέλεσμα υψηλότερες αποδόσεις, βελτιωμένη καθαρότητα, καμία racemization και σημαντικά επιταχυνόμενη ταχύτητα αντίδρασης. Hielscher Ultrasonics προσφέρει διάφορες υπερηχητικές λύσεις για τη σύνθεση πεπτιδίων, το ντεκολτέ, και τη διάλυση.
Υπερηχητική σύνθεση πεπτιδίων
Υπερήχους εφαρμόζεται ήδη ευρέως ως εντετατική μέθοδος στη οργανική σύνθεση και είναι γνωστή για τα πλεονεκτήματά της, όπως δραστικά μειωμένους χρόνους αντίδρασης, υψηλότερες αποδόσεις, λιγότερα υποπροϊόντα, την έναρξη των οδών, η οποία δεν θα μπορούσε να επιτευχθεί με άλλους τρόπους, ή / και καλύτερη επιλεκτικότητα. Μεγάλα οφέλη μπορούν επίσης να επιτευχθούν, όταν η κατεργασία με υπερήχους συνδυάζεται με αντιδράσεις σύνθεσης πεπτιδίων. Τα αποτελέσματα της έρευνας έχουν δείξει ότι υπερήχων υποβοηθούμενη σύνθεση πεπτιδίων επιτυγχάνει βελτιστοποιημένη απόδοση πεπτιδίων με υψηλή καθαρότητα, χωρίς racemization μέσα σε σύντομο χρόνο αντίδρασης.
- Υψηλές αποδόσεις πεπτιδίων
- Σημαντικά ταχύτερη σύνθεση
- Υψηλότερη καθαρότητα πεπτιδίων
- Χωρίς αγώνα
- Παράλληλη σύνθεση διαφόρων πεπτιδίων
- Γραμμική επεκτάσιμη σε οποιονδήποτε τόμο
Υπερηχητικό cuphorn για την ομοιόμορφη κατεργασία με υπερήχους πολλών δοχείων αντιδραστήρων για βελτιωμένη σύνθεση πεπτιδίων.
Γραφικό που δείχνει τη σύνθεση πεπτιδίων στερεάς φάσης Merrifield. Υπερήχους χρησιμοποιείται για την προώθηση και την ενίσχυση της αντίδρασης σύνθεσης, καθώς και για το ντεκολτέ των συντεθειμένων πεπτιδίων από τη ρεσίνη.
Γραφικό: ©Κόνεχος-Σάντσεζ κ.ά., 2014)
Η σύνθεση πεπτιδίων στερεάς φάσης βελτιώθηκε με τον υπέρηχο
Η σύνθεση πεπτιδίων στερεάς φάσης (SPPS) είναι μια χημική αντίδραση που επιτρέπει τη συναρμολόγηση μιας αλυσίδας πεπτιδίων μέσω διαδοχικών αντιδράσεων παραγώγων αμινοξέων σε αδιάλυτη πορώδη υποστήριξη. Ωστόσο, η παραδοσιακή σύνθεση πεπτιδίων στερεάς φάσης είναι μια σχετικά αναποτελεσματική και αργή διαδικασία. Ως εκ τούτου, υπερήχων εντατικοποίηση της σύνθεσης πεπτιδίων είναι ένα ιδιαίτερα αναγνωρισμένο εργαλείο για μια πιο αποτελεσματική και ταχεία σύνθεση πεπτιδίων.
Ο Silva et al. (2021) συνέκρινε την «κλασική» σύνθεση πεπτιδίων φάσης (FMOC) με υπερηχογράφημα (ΗΠΑ)-υποβοηθούμενη SPPS με βάση την παρασκευή τριών πεπτιδίων, δηλαδή του υποδοχέα του παράγοντα ανάπτυξης ινοβλαστών 3 (FGFR3)-ειδικό πεπτίδιο Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) και των νέων πεπτιδίων Pep2 (RQMATADEA-NH2) και Pep3 (AAVALLPALLAPRQMATADEA-NH2).
Το SPPS με τη βοήθεια των ΗΠΑ οδήγησε σε 14 φορές (Pep1) και 4 φορές μείωση του χρόνου (Pep2) στη συναρμολόγηση πεπτιδίων σε σύγκριση με την "κλασική" μέθοδο. Είναι ενδιαφέρον ότι το SPPS με τη βοήθεια υπερήχων απέδωσε Pep1 σε υψηλότερη καθαρότητα (82%) Η σημαντική μείωση του χρόνου σε συνδυασμό με την υψηλή καθαρότητα του αργού πεπτιδικού που επιτεύχθηκε ώθησε την ερευνητική ομάδα να εφαρμόσει το υποβοηθούμενο από τις ΗΠΑ SPPS στο μεγάλο πεπτίδιο Pep3, το οποίο εμφανίζει μεγάλο αριθμό υδροφοβικών αμινοξέων και ομοολιγκοϊκών αλληλουχιών. Είναι αξιοσημείωτο ότι η σύνθεση αυτού του πεπτιδίου των 25 mer επιτεύχθηκε μέσα σε λιγότερο από 6 ώρες (347 λεπτά) σε μέτρια καθαρότητα (περίπου 49%).
Ταχύτερη σύνθεση πεπτιδίων μέσω σύνθεσης πεπτιδίων στερεάς φάσης χρησιμοποιώντας υπερηχητική διέγερση.
(Μελέτη και ανάλυση: Wołczański et al., 2019)
Merlino et al. (2019) διεξήγαγε επίσης μια ολοκληρωμένη μελέτη των υπερηχητικών επιδράσεων στη σύνθεση πεπτιδίων στερεάς φάσης με βάση το Fmoc, η οποία επέτρεψε τη σύνθεση διαφορετικών βιολογικά ενεργών πεπτιδίων (έως 44 mer), με αξιοσημείωτη εξοικονόμηση υλικού και χρόνου αντίδρασης. Απέδειξαν ότι υπερήχους δεν επιδείνωσε τις κύριες παρενέργειες και βελτίωσε τη σύνθεση των πεπτιδίων που “δύσκολες ακολουθίες”, τοποθετώντας την υπερηχητικά προωθημένη σύνθεση πεπτιδίων στερεάς φάσης (US-SPPS) μεταξύ των σημερινών στρατηγικών συνθετικών πεπτιδίων υψηλής απόδοσης.
Η διαθεσιμότητα συστημάτων υψηλής απόδοσης για την υπερηχητική (ηχητική) σύνθεση πεπτιδίων επιτρέπει σημαντικά βελτιωμένους ρυθμούς σύνθεσης και αύξηση της καθαρότητας των ακατέργαστων προϊόντων. (πρβλ. Wołczański κ.λπ., 2019)
Η έρευνα της κούρσας. Σύγκριση σημαντικών 1H NMR φάσματα των μοντέλων πεπτίδια συντίθεται χειροκίνητα χρησιμοποιώντας την κλασική προσέγγιση σε θερμοκρασία δωματίου έναντι υπερήχων μέθοδο σε αυξημένη θερμοκρασία. Οι χημικές μετατοπίσεις των πρωτονίων α και μεθυλενίου του Acm (αριστερά πάνελ), ɣ-μεθυλικά πρωτόνια val (δεξιά πάνελ) δείχνουν ότι η κατεργασία με υπερήχους στους 70°C δεν προκαλεί racemization.
(Μελέτη και ανάλυση: Wołczański et al., 2019)
Υπερηχητικό ντεκολτέ πεπτιδίων
Μετά τη σύνθεση πεπτιδίων στερεάς φάσης (SPPS), τα συνθετικά πεπτίδια πρέπει να διασπαστούν από τις πολυμερείς ρητίνες. Αυτό το βήμα είναι επίσης γνωστό ως αππροστασία. Όταν συγκρίνεται η κοινή ανακίνηση και υπερήχους για το ντεκολτέ πεπτιδίων από τη χασίς, η μέθοδος ανακίνησης απαιτεί περίπου 1 ώρα, ενώ το υπερηχητικό ντεκολτέ μπορεί να επιτευχθεί σε 15 έως 20 λεπτά. Το υπερηχητικό ντεκολτέ πεπτιδίων μπορεί να εφαρμοστεί στο ντεκολτέ των προστατευόμενων αμινοξέων και πεπτιδίων που συνδέονται με ρητίνες πολυστερίνης μέσω βενζυλικών δεσμών εστέρα.
Υπερήχων ντεκολτέ πεπτιδίων από πολυστυρένιο χασίς δίνει υψηλές αποδόσεις πεπτιδίων σε υψηλή καθαρότητα, χωρίς racemization, μέσα σε μια γρήγορη διαδικασία.
(μελέτη και γραφική: ©Ανουράντχα και Ραβιντράναθ, 1995)
Υπερήχων ταραγμένος αντιδραστήρας για βελτιωμένη και επιταχυνόμενη σύνθεση πεπτιδίων. Η εικόνα δείχνει το υπερηχητικός UP200St σε έναν ανακατεμένο γυάλινο αντιδραστήρα.
Hielscher Ultrasonics προσφέρει διάφορα υπερήχων λύση για άμεση και έμμεση κατεργασία με υπερήχους. Ισχυροί και με ακρίβεια ελεγχόμενοι επεξεργαστές υπερήχων παρέχουν ακριβώς τη σωστή ποσότητα ενέργειας υπερήχων στο δοχείο αντίδρασης. Είτε χρησιμοποιείτε σύριγγες, σωλήνες, πλάκες πολλαπλών φρεατίων ή γυάλινους αντιδραστήρες ως δοχείο σύνθεσης, Hielscher Ultrasonics προσφέρει τον καταλληλότερο υπερηχητικό για την εφαρμογή πεπτιδίων σας.
- προσαρμοσμένα πεπτίδια
- μεγάλης κλίμακας παραγωγή πεπτιδίων
- βιβλιοθήκες πεπτιδίων
Πολλές συνθέσεις πεπτιδίων εκτελούνται σε σύριγγες (π.χ. αντιδραστήρες περιφραγμένων συριγγών). Υπερηχητικός αναδευτήρας σύριγγα Hielscher sonicates το διάλυμα πεπτιδίων που συσσώρησε τα κύματα υπερήχων μέσω του τοιχώματος της σύριγγας στο υγρό. Ο υπερηχητικός αναδευτήρας σύριγγας είναι ένα από τα πιο δημοφιλή υπερηχητικά διαλύματα για την υπερήχων υποβοηθούμενη σύνθεση πεπτιδίων.
Το υπερηχητικό cuphorn είναι ένα κατάλληλο εργαλείο για την κατεργασία με υπερήχους έως και 5 δοχεία αντιδραστήρων, ενώ το VialTweeter μπορεί να κρατήσει μέχρι δέκα σωλήνες αντίδρασης συν επιπλέον πέντε μεγαλύτερα σκάφη μέσω αξεσουάρ σφιγκτήρα.
Για άλλους τύπους αντιδραστήρων όπως ο αντιδραστήρας στερεάς φάσης Merrifield ή Kamysz και άλλα σκάφη / αντιδραστήρες πολυπροπυλενίου ή βοροσιλικού οξέος, η Hielscher προσφέρει προσαρμοσμένα συστήματα υπερήχων σφιγκτήρα για έμμεση κατεργασία με υπερήχους.
Για τη σύνθεση πεπτιδίων στερεάς φάσης σε πλάκες multiwell / microtiter, το UIP400MTP είναι η ιδανική συσκευή. Υπερήχων σπηλαίωση συνδέεται έμμεσα ομοιόμορφα στα πολυάριθμα πηγάδια δείγμα για ανώτερη μαζική μεταφορά και αντίδραση σύνθεσης. Παρακολουθήστε το παρακάτω βίντεο για να δείτε το UIP400MTP σε δράση!
Φυσικά, οι μεγαλύτεροι αντιδραστήρες γυαλιού, π.χ. για σύνθεση φάσης διαλύματος, μπορούν εύκολα να εξοπλιστούν με υπερήχους ανιχνευτές (π.χ. sonotrodes ή υπερηχητικά κέρατα) οποιουδήποτε μεγέθους.
- διάφοροι τύποι υπερήχων
- άμεση και έμμεση κατεργασία με υπερήχους
- ακριβής έλεγχος έντασης
- ακριβής έλεγχος θερμοκρασίας
- συνεχής ή παλμικός υπέρηχος
- έξυπνα χαρακτηριστικά, προγραμματιζούμενες συσκευές
- Διαθέσιμο για οποιονδήποτε τόμο
- γραμμική επεκτασιμότητα
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Hielscher Υπερήχων κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές για την ανάμειξη εφαρμογών, διασποράς, γαλακτωματοποίηση και εκχύλιση σε εργαστήριο, πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.
Λογοτεχνία / Αναφορές
- 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.
Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζουμε
Πεπτίδια
Τα πεπτίδια είναι ενώσεις όπου πολλαπλά αμινοξέα συνδέονται μέσω δεσμών αμιδίου, οι λεγόμενοι δεσμοί πεπτιδίων. Όταν δεσμεύεται σε σύνθετες δομές – Συνήθως αποτελούνται από 50 ή περισσότερα αμινοξέα -, αυτές οι μεγάλες δομές πεπτιδίων καλούνται πρωτεΐνες. Τα πεπτίδια αποτελούν βασικό δομικό στοιχείο της ζωής και εκπληρώνουν πολυάριθμες λειτουργίες στο σώμα.
Σύνθεση Πεπτιδίων
Στη οργανική χημεία, τη μοριακή βιολογία και την επιστήμη της ζωής, η σύνθεση πεπτιδίων είναι η διαδικασία παραγωγής πεπτιδίων. Τα πεπτίδια συντίθενται χημικά μέσω της αντίδρασης συμπύκνωσης της ομάδας καρβοξυλίου ενός αμινοξέος στην ομάδα αμινοξέων ενός άλλου αμινοξέος. Οι στρατηγικές προστασίας ομάδων (επίσης προστατευτικών ομάδων) χρησιμοποιούνται συνήθως για την αποφυγή ανεπιθύμητων πλευρικών αντιδράσεων με τις διάφορες πλευρικές αλυσίδες αμινοξέων.
Η χημική (in vitro) σύνθεση πεπτιδίων ξεκινά συχνότερα με τη σύζευξη της ομάδας καρβοξυλίου του εισερχόμενου αμινοξέος (C-terminus) με το N-terminus της αναπτυσσόμενης πεπτιδικής αλυσίδας. Σε αντίθεση με αυτή τη σύνθεση C-to-N, η φυσική πρωτεϊνική βιοσύνθεση των μακριών πεπτιδίων σε ζωντανούς οργανισμούς συμβαίνει προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αυτό σημαίνει ότι στη βιοσύνθεση, ο N-terminus του εισερχόμενου αμινοξέος συνδέεται με τον C-terminus της πρωτεϊνικής αλυσίδας (N-to-C).
Τα περισσότερα πρωτόκολλα έρευνας και ανάπτυξης για τη σύνθεση πεπτιδίων βασίζονται σε μεθόδους στερεάς φάσης, ενώ μέθοδοι σύνθεσης φάσης λύσης μπορούν να βρεθούν σε μεγάλης κλίμακας βιομηχανική παραγωγή πεπτιδίων.
Hielscher υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές από Εργαστήριο προς την βιομηχανικό μέγεθος.