Σύνθεση πεπτιδίων έγινε αποτελεσματική χρησιμοποιώντας κατεργασία με υπερήχους
Η σύνθεση πεπτιδίων στερεάς φάσης (SPPS) είναι η κοινή μέθοδος σύνθεσης πεπτιδίων. Υπερήχους είναι ένα αξιόπιστο εργαλείο για την εντατικοποίηση στερεά φάση πεπτιδική σύνθεση με αποτέλεσμα υψηλότερες αποδόσεις, βελτιωμένη καθαρότητα, καμία racemization και σημαντικά επιταχυνόμενη ταχύτητα αντίδρασης. Hielscher Υπέρηχοι προσφέρει διάφορες λύσεις υπερήχων για σύνθεση πεπτιδίων, διάσπαση, και διάλυση.
Υπερήχων σύνθεση πεπτιδίων
Υπερήχους εφαρμόζεται ήδη ευρέως ως μέθοδος εντατικοποίησης στην οργανική σύνθεση και είναι γνωστή για τα πλεονεκτήματά της, όπως δραστικά μειωμένοι χρόνοι αντίδρασης, υψηλότερες αποδόσεις, λιγότερα υποπροϊόντα, η έναρξη των οδών, η οποία δεν θα μπορούσε να επιτευχθεί με άλλους τρόπους, ή / και καλύτερη επιλεκτικότητα. Μεγάλα οφέλη μπορούν επίσης να ληφθούν, όταν κατεργασία με υπερήχους συνδυάζεται σε αντιδράσεις σύνθεσης πεπτιδίων. Τα αποτελέσματα της έρευνας έχουν δείξει ότι η υπερηχητικά υποβοηθούμενη σύνθεση πεπτιδίων επιτυγχάνει βελτιστοποιημένη απόδοση πεπτιδίων με υψηλή καθαρότητα, χωρίς ρακεμοποίηση μέσα σε σύντομο χρόνο αντίδρασης.
- Υψηλές αποδόσεις πεπτιδίων
- Σημαντικά ταχύτερη σύνθεση
- Υψηλότερη καθαρότητα πεπτιδίων
- Χωρίς ρακεμοποίηση
- Παράλληλη σύνθεση διαφόρων πεπτιδίων
- Γραμμική κλιμάκωση σε οποιονδήποτε τόμο
Υπερήχων cuphorn για την ομοιόμορφη υπερήχηση πολλών αγγείων αντιδραστήρα για βελτιωμένη σύνθεση πεπτιδίων.
Γραφική παράσταση που δείχνει τη σύνθεση πεπτιδίων στερεάς φάσης Merrifield. Υπερήχους χρησιμοποιείται για την προώθηση και την ενίσχυση της αντίδρασης σύνθεσης, καθώς και για τη διάσπαση των συνθετικών πεπτιδίων από τη ρητίνη.
Γράφημα: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)
Η σύνθεση πεπτιδίων στερεάς φάσης βελτιώθηκε με υπερήχους
Η σύνθεση πεπτιδίων στερεάς φάσης (SPPS) είναι μια χημική αντίδραση που επιτρέπει τη συναρμολόγηση μιας πεπτιδικής αλυσίδας μέσω διαδοχικών αντιδράσεων παραγώγων αμινοξέων σε ένα αδιάλυτο πορώδες στήριγμα. Ωστόσο, η παραδοσιακή σύνθεση πεπτιδίων στερεάς φάσης είναι μια σχετικά αναποτελεσματική και αργή διαδικασία. Ως εκ τούτου, υπερήχων εντατικοποίηση της πεπτιδικής σύνθεσης είναι ένα ιδιαίτερα θεωρείται εργαλείο για μια πιο αποτελεσματική και ταχεία σύνθεση των πεπτιδίων.
Οι Silva et al. (2021) συνέκριναν την «κλασική» σύνθεση πεπτιδίων φθορενυλομεθοξυκαρβονυλίου (Fmoc)-στερεάς φάσης (SPPS) με υπερήχους (US) με βάση την παρασκευή τριών πεπτιδίων, δηλαδή του ειδικού πεπτιδίου Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) του υποδοχέα αυξητικού παράγοντα ινοβλαστών 3 (FGFR3) και των νέων πεπτιδίων Pep2 (RQMATADEA-NH2) και Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2).
Η υποβοηθούμενη από τις ΗΠΑ SPPS οδήγησε σε 14πλάσια (Pep1) και 4πλάσια μείωση του χρόνου (Pep2) στη συναρμολόγηση πεπτιδίων σε σύγκριση με την «κλασική» μέθοδο. Είναι ενδιαφέρον ότι το SPPS με υπερήχους έδωσε Pep1 σε υψηλότερη καθαρότητα (82%) από το "κλασικό" SPPS (73%). Η σημαντική μείωση του χρόνου σε συνδυασμό με την υψηλή καθαρότητα των ακατέργαστων πεπτιδίων που επιτεύχθηκε ώθησε την ερευνητική ομάδα να εφαρμόσει SPPS με τη βοήθεια των ΗΠΑ στο μεγάλο πεπτίδιο Pep3, το οποίο εμφανίζει υψηλό αριθμό υδρόφοβων αμινοξέων και ομοολιγο-αλληλουχιών. Είναι αξιοσημείωτο ότι η σύνθεση αυτού του πεπτιδίου 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 ανάδευση.
(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. Έδειξαν ότι η υπερήχους δεν επιδείνωσε τις κύριες παρενέργειες και βελτίωσε τη σύνθεση των πεπτιδίων που είναι προικισμένα με “δύσκολες ακολουθίες”, τοποθετώντας την υπερηχητικά προωθούμενη σύνθεση πεπτιδίων στερεάς φάσης (US-SPPS) μεταξύ των τρεχουσών υψηλής απόδοσης πεπτιδικών συνθετικών στρατηγικών.
Η διαθεσιμότητα συστημάτων υψηλής απόδοσης για την υπερηχητική (ηχητική) σύνθεση πεπτιδίων επιτρέπει σημαντικά βελτιωμένα ποσοστά σύνθεσης και αύξηση της καθαρότητας των πρώτων υλών. (πρβλ. Wołczański et al., 2019)
Η διερεύνηση της ρακεμοποίησης. Σύγκριση σημαντικών φασμάτων 1H NMR πεπτιδίων που συντίθενται χειροκίνητα χρησιμοποιώντας την κλασική προσέγγιση σε θερμοκρασία δωματίου έναντι της μεθόδου υπερήχων σε αυξημένη θερμοκρασία. Χημικές μετατοπίσεις των His και Cys α-πρωτονίων και μεθυλενίου της ομάδας Acm (αριστερά πάνελ), ɣ-μεθυλοπρωτόνια του Val (δεξιά πάνελ) δείχνουν ότι η υπερήχηση στους 70 ° C δεν προκαλεί ρακεμοποίηση.
(Μελέτη και ανάλυση: Wołczański et al., 2019)
Υπερήχων διάσπαση των πεπτιδίων
Μετά τη σύνθεση πεπτιδίων στερεάς φάσης (SPPS), τα συνθετικά πεπτίδια πρέπει να διασπώνται από τις πολυμερείς ρητίνες. Αυτό το βήμα είναι επίσης γνωστό ως αποπροστασία. Όταν συγκρίνεται η κοινή ανακίνηση και υπερήχους για διάσπαση πεπτιδίων από ρητίνη, η μέθοδος ανακίνησης απαιτεί περίπου 1 ώρα, ενώ η διάσπαση υπερήχων μπορεί να επιτευχθεί σε 15 έως 20 λεπτά. Η διάσπαση πεπτιδίων υπερήχων μπορεί να εφαρμοστεί στη διάσπαση προστατευμένων αμινοξέων και πεπτιδίων που συνδέονται με ρητίνες πολυστυρολίου μέσω δεσμών βενζυλεστέρα.
Υπερήχων διάσπαση των πεπτιδίων από ρητίνη πολυστυρενίου δίνει υψηλές αποδόσεις πεπτιδίων σε υψηλή καθαρότητα, χωρίς racemization, μέσα σε μια ταχεία διαδικασία.
(μελέτη και γραφικό: ©Anuradha και Ravindranath, 1995)
Υπερηχητικά αναστατωμένος αντιδραστήρας για βελτιωμένη και επιταχυνόμενη σύνθεση πεπτιδίων. Η εικόνα δείχνει το υπερήχων UP200St σε αναδευόμενο γυάλινο αντιδραστήρα.
Hielscher Υπέρηχοι προσφέρει διάφορες υπερήχων λύση για άμεση και έμμεση υπερήχηση. 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 Υπέρηχοι προσφέρει το πιο κατάλληλο υπερήχων για την εφαρμογή πεπτιδίων σας.
- προσαρμοσμένα πεπτίδια
- μεγάλης κλίμακας παραγωγή πεπτιδίων
- βιβλιοθήκες πεπτιδίων
Πολλές συνθέσεις πεπτιδίων πραγματοποιούνται σε σύριγγες (π.χ. αντιδραστήρες σύριγγας). Ο υπερηχητικός αναδευτήρας σύριγγας Hielscher υπερήχων υπερήχων το πεπτιδικό διάλυμα που συνδέει τα κύματα υπερήχων μέσω του τοιχώματος της σύριγγας στο υγρό. Ο υπερηχητικός αναδευτήρας σύριγγας είναι μία από τις πιο δημοφιλείς λύσεις υπερήχων για την υπερηχητικά υποβοηθούμενη σύνθεση πεπτιδίων.
Το υπερηχητικό cuphorn είναι ένα κατάλληλο εργαλείο για την υπερήχηση έως και 5 αγγείων αντιδραστήρα, ενώ το VialTweeter μπορεί να χωρέσει έως και δέκα σωλήνες αντίδρασης συν επιπλέον πέντε μεγαλύτερα αγγεία μέσω εξαρτήματος σύσφιξης.
Για άλλους τύπους αντιδραστήρων, όπως ο αντιδραστήρας στερεάς φάσης Merrifield ή Kamysz και άλλα δοχεία / αντιδραστήρες πολυπροπυλενίου ή βοριοπυριτικού άλατος, Hielscher προσφέρει προσαρμοσμένα συστήματα υπερήχων σφιγκτήρα για έμμεση υπερήχηση.
Για τη σύνθεση πεπτιδίων στερεάς φάσης σε πλάκες πολλαπλών φρεατίων / μικροτιτλοδότησης, η UIP400MTP είναι η ιδανική συσκευή. Υπερήχων σπηλαίωση συνδέεται έμμεσα ομοιόμορφα στα πολυάριθμα φρεάτια δείγματος για ανώτερη μεταφορά μάζας 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 υπερηχητικούς ανιχνευτές (γνωστοί και ως sonotrodes ή υπερηχητικά κέρατα) οποιουδήποτε μεγέθους.
- Διάφοροι τύποι υπερήχων
- άμεση και έμμεση υπερήχηση
- Ακριβής έλεγχος έντασης
- ακριβής έλεγχος θερμοκρασίας
- Συνεχές ή παλμικό υπερηχογράφημα
- Έξυπνες λειτουργίες, προγραμματιζόμενες συσκευές
- διαθέσιμο για κάθε τόμο
- γραμμική επεκτασιμότητα
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Hielscher Υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές για την ανάμειξη εφαρμογών, διασπορά, γαλακτωματοποίηση και εκχύλιση σε εργαστήριο, πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.
Βιβλιογραφία / 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 γνωρίζετε
Πεπτίδια
Τα πεπτίδια είναι ενώσεις όπου πολλαπλά αμινοξέα συνδέονται μέσω δεσμών αμιδίου, των λεγόμενων πεπτιδικών δεσμών. Όταν δεσμεύεται σε πολύπλοκες δομές – Συνήθως αποτελούνται από 50 ή περισσότερα αμινοξέα -, αυτές οι μεγάλες πεπτιδικές δομές ονομάζονται πρωτεΐνες. Τα πεπτίδια είναι ένα βασικό δομικό στοιχείο της ζωής και εκπληρώνουν πολλές λειτουργίες στο σώμα.
σύνθεση πεπτιδίων
Στην οργανική χημεία, τη μοριακή βιολογία και την επιστήμη της ζωής, η σύνθεση πεπτιδίων είναι η διαδικασία παραγωγής πεπτιδίων. Τα πεπτίδια συντίθενται χημικά μέσω αντίδρασης συμπύκνωσης της καρβοξυλικής ομάδας ενός αμινοξέος στην αμινομάδα ενός άλλου αμινοξέος . Οι στρατηγικές προστασίας ομάδων (επίσης προστατευτικών ομάδων) χρησιμοποιούνται συνήθως προκειμένου να αποφευχθούν ανεπιθύμητες παρενέργειες με τις διάφορες πλευρικές αλυσίδες αμινοξέων.
Η χημική (in vitro) σύνθεση πεπτιδίων ξεκινά συχνότερα με σύζευξη της καρβοξυλομάδας του εισερχόμενου αμινοξέος (C-terminus) στο Ν-άκρο της αναπτυσσόμενης πεπτιδικής αλυσίδας. Σε αντίθεση με αυτή τη σύνθεση C-to-N, η φυσική πρωτεϊνική βιοσύνθεση μακρών πεπτιδίων σε ζωντανούς οργανισμούς συμβαίνει προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αυτό σημαίνει ότι στη βιοσύνθεση, το Ν-άκρο του εισερχόμενου αμινοξέος συνδέεται με το C-άκρο 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 διαλύματος μπορούν να βρεθούν σε μεγάλης κλίμακας βιομηχανική παραγωγή πεπτιδίων.
Hielscher Υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές από εργαστήριο προς βιομηχανικό μέγεθος.