سنتز پپتید فاز جامد – بهرهورتر با سونیکاسیون
سنتز پپتید فاز جامد (SPPS) روش رایج برای سنتز پپتید است. Ultrasonication یک ابزار قابل اعتماد برای تشدید سنتز پپتید فاز جامد و در نتیجه بازده بالاتر، خلوص بهبود یافته، بدون racemization و سرعت واکنش قابل توجهی شتاب است. Hielscher مافوق صوت ارائه می دهد راه حل های مختلف اولتراسونیک برای سنتز پپتید, شکاف, و انحلال.
سنتز پپتید در فاز جامد با امواج اولتراسونیک
امواج فراصوت در حال حاضر به طور گسترده ای به عنوان روش تشدید در سنتز آلی استفاده می شود و به خوبی برای مزایای آن مانند زمان واکنش به شدت کاهش می یابد، بازده بالاتر، محصولات جانبی کمتر، شروع مسیرها، که نمی تواند در راه های دیگر به دست آورد، و / یا انتخاب بهتر شناخته شده است. مزایای زیادی نیز می تواند به دست آید، زمانی که فراصوت به واکنش های سنتز پپتید جفت می شود. نتایج تحقیقات نشان داده اند که سنتز پپتید به کمک اولتراسونیک دستیابی به عملکرد بهینه از پپتیدها با خلوص بالا, بدون racemization در یک زمان واکنش کوتاه.
- بازده پپتیدی بالا
- سنتز به طور قابل توجهی سریعتر
- خلوص پپتیدی بالاتر
- بدون racemization
- سنتز موازی پپتیدهای مختلف
- قابل افزایش به هر حجم
cuphorn التراسونیک برای فراصوت یکنواخت از چند عروق راکتور برای بهبود سنتز پپتید.
گرافیکی که سنتز پپتید فاز جامد مریفیلد را نشان می دهد. فراصوت برای ترویج و تقویت واکنش سنتز و همچنین برای جدا کردن پپتیدهای سنتز شده از رزین استفاده می شود.
گرافیک: ©Conejos-Sanchez و همکاران، 2014)
| مطالعه کنید | پپتید(های) مورد مطالعه | زمان واکنش (کلاسیک در مقابل US-SPPS) | خلوص خام (کلاسیک در مقابل US-SPPS) | راسمیزاسیون و واکنش های جانبی | خوراکی های کلیدی |
|---|---|---|---|---|---|
| Wołczański و همکاران (2019) | مت-انکفالین، UB33-43-OCam، TAT48-60-NH2، B2m58-69-NH2، ACP65-74-NH2، β-اندورفین | 600–1920 دقیقه → 48–284 دقیقه | 24.2-71.3٪ → 60.6-89.9٪ | هیچ موردی برای Cys/His مشاهده نشد، حتی در دمای 70 درجه سانتی گراد | ~ 7-12 برابر سنتز سریعتر؛ بهبود خلوص عمده، به ویژه برای توالی های مستعد تجمع مانند TAT. |
| سیلوا و همکاران (2021) | Pep1 (12-mer)، Pep2 (9-mer)، Pep3 (25-mer) | >3515/365 دقیقه → ~ 250/85 دقیقه (Pep1/Pep2)؛ Pep3: 347 دقیقه (فقط ایالات متحده) | 73-84٪ → 72-82٪ (Pep1/Pep2) | تست نشده؛ کاهش خلوص جزئی در Pep2 مشاهده شد | کاهش زمان 14 برابری برای Pep1. بازده نفت خام به میزان قابل توجهی افزایش یافت. |
| مرلینو و همکاران (2019) | مدل پنتاپپتیدها، پپتیدهای تا 44-mer، “دنباله های دشوار” (Aβ 1-42، ACP 65-74) | 60 دقیقه → 30 دقیقه (مدل) | 84% → 93% (مدل)؛ به طور قابل توجهی بالاتر از گرمایش حرارتی (~45 درجه سانتیگراد) | افزایش قابل توجهی برای انانتیومرهای Cys/His مشاهده نشد | بسیار موثر برای توالی های دشوار/مستعد تجمع. اجازه می دهد تا بیش از حد معرف کاهش یابد در حالی که خلوص بالا را حفظ می کند. |
سنتز پپتید فاز جامد با سونوگرافی بهبود یافته است
سنتز پپتید فاز جامد (SPPS) یک واکنش شیمیایی است که امکان مونتاژ یک زنجیره پپتیدی را از طریق واکنش های پی در پی مشتقات اسید آمینه بر روی یک تکیه گاه متخلخل نامحلول فراهم می کند. با این حال، سنتز سنتی پپتید فاز جامد یک فرآیند نسبتا ناکارآمد و آهسته است. از این رو، تشدید اولتراسونیک سنتز پپتید یک ابزار بسیار مورد توجه برای سنتز موثر تر و سریع تر از پپتیدها است.
سیلوا و همکاران (2021) مقایسه شد “کلاسیک” سنتز پپتید فاز جامد فلورنیل متوکسی کربونیل (Fmoc) (SPPS) با SPPS به کمک اولتراسوند (US) بر اساس تهیه سه پپتید، یعنی گیرنده فاکتور رشد فیبروبلاست 3 (FGFR3) - پپتید اختصاصی Pep1 (VSPPLTLG2ptHLLS-Pep1) (RQMATADEA-NH2) و Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2).
SPPS با کمک ایالات متحده منجر به کاهش 14 برابری (Pep1) و 4 برابری زمان (Pep2) در مونتاژ پپتید در مقایسه با “کلاسیک” روش جالب توجه است که SPPS به کمک اولتراسوند، خلوص بالاتری (82٪) Pep1 را نسبت به “کلاسیک” SPPS (73%). کاهش زمان قابل توجه همراه با خلوص پپتید خام بالا، تیم تحقیقاتی را بر آن داشت تا از SPPS به کمک ایالات متحده برای پپتید بزرگ Pep3 استفاده کنند، که تعداد بالایی از اسیدهای آمینه آبگریز و توالی های همولیگو را نشان می دهد. قابل توجه است که سنتز این پپتید 25 مری در کمتر از 6 ساعت (347 دقیقه) در خلوص متوسط (تقریباً 49٪) به دست آمد.
سنتز سریعتر پپتید از طریق سنتز پپتید فاز جامد با استفاده از تحریک اولتراسونیک.
(مطالعه و تجزیه و تحلیل: Wołczański و همکاران، 2019)
مرلینو و همکاران (2019) همچنین یک مطالعه جامع از اثرات مافوق صوت بر روی سنتز پپتید فاز جامد مبتنی بر Fmoc انجام داد، که امکان سنتز پپتیدهای مختلف بیولوژیکی فعال (تا 44 متر)، با صرفه جویی قابل توجه در مواد و زمان واکنش را فراهم کرد. آنها نشان دادند که فراصوت واکنشهای جانبی اصلی را تشدید نمیکند و سنتز پپتیدهای دارای را بهبود میبخشد. “دنباله های دشوار”قرار دادن سنتز پپتید فاز جامد التراسونیک ترویج (US-SPPS) در میان استراتژی های مصنوعی پپتید با کارایی بالا در حال حاضر.
در دسترس بودن سیستم های با کارایی بالا برای سنتز اولتراسونیک (صوتی) پپتیدها اجازه می دهد تا برای میزان سنتز قابل توجهی بهبود یافته و افزایش خلوص محصولات خام. (رجوع کنید به Wołczański و همکاران، 2019)
بررسی نژادسازی. (1401). مقایسه طیف های قابل توجه 1H NMR مدل های سنتز شده به صورت دستی با استفاده از روش کلاسیک در دمای اتاق و روش اولتراسونیک در دمای بالا. تغییرات شیمیایی از او و Cys α پروتون و گروه متیلن از Acm (پانل های سمت چپ)، پروتون ɣ-متیل Val (پانل های راست) نشان می دهد که فراصوت در 70 درجه سانتیگراد racemization ایجاد نمی کند.
(مطالعه و تجزیه و تحلیل: Wołczański و همکاران، 2019)
شکاف اولتراسونیک پپتیدها
پس از سنتز پپتید فاز جامد (SPPS)، پپتیدهای سنتز شده باید از رزین های پلیمری جدا شوند. این مرحله به عنوان محافظت زدایی نیز شناخته می شود. هنگامی که لرزش و سونوگرافی مشترک برای شکاف پپتیدی از رزین مقایسه می شود، روش تکان دادن نیاز به حدود 1 ساعت، در حالی که شکاف اولتراسونیک را می توان در 15 تا 20 دقیقه انجام داد. شکاف پپتید اولتراسونیک را می توان به شکاف اسیدهای آمینه محافظت شده و پپتیدهای مرتبط با رزین های پلی استایرن از طریق پیوندهای استر بنزیلیک اعمال می شود.
شکاف التراسونیک پپتیدها از رزین پلی استایرن می دهد بازده بالایی از پپتیدها در خلوص بالا, بدون racemization, در یک روش سریع.
(مطالعه و گرافیک: ©آنورادا و راویندرانات ، 1995)
راکتور التراسونیک هم زده برای سنتز پپتید بهبود یافته و شتاب. تصویر نشان می دهد ultrasonicator UP200St در یک راکتور شیشه ای همزن.
مافوق صوت با کارایی بالا برای سنتز پپتید
Hielscher مافوق صوت ارائه می دهد راه حل های مختلف اولتراسونیک برای فراصوت مستقیم و غیر مستقیم. پردازنده های اولتراسونیک قدرتمند و دقیق قابل کنترل دقیقا مقدار مناسبی از انرژی اولتراسوند را به رگ واکنش عرضه می کنند. این که آیا شما با استفاده از سرنگ، لوله، صفحات چند چاه، و یا راکتورهای شیشه ای به عنوان رگ سنتز، Hielscher مافوق صوت ارائه می دهد ultrasonicator مناسب ترین برای نرم افزار پپتید خود را.
- پپتیدهای سفارشی
- تولید پپتید در مقیاس بزرگ
- کتابخانه های پپتیدی
بسیاری از سنتزهای پپتیدی در سرنگ ها (به عنوان مثال، راکتورهای سرنگ فریت) انجام می شوند. همزن سرنگ اولتراسونیک Hielscher را فراصوت محلول پپتید اتصال امواج اولتراسوند از طریق دیواره سرنگ به مایع. همزن سرنگ اولتراسونیک یکی از محبوب ترین راه حل های اولتراسونیک برای سنتز اولتراسونیک به کمک پپتیدها است.
cuphorn اولتراسونیک یک ابزار مناسب برای فراصوت تا 5 رگ راکتور است، در حالی که VialTweeter می تواند تا ده لوله واکنش به علاوه پنج رگ بزرگتر را از طریق لوازم جانبی گیره نگه دارد.
برای انواع دیگر راکتورها مانند راکتور فاز جامد مریفیلد یا کامیژ و سایر ظروف و راکتورهای پلیپروپیلن یا بوروسیلیکات، هایلشر سونیکاتورهایی برایسونیککردن غیرمستقیم و مستقیم با نصب گیرهای یا فلنج سفارشی ارائه میدهد.
البته، راکتورهای شیشه ای همزن بزرگتر، به عنوان مثال. برای سنتز فاز محلول، می توان به راحتی با پروب های اولتراسونیک (با نام مستعار sonotrodes یا شاخ های اولتراسونیک) با هر اندازه ای مجهز شد.
- انواع مختلف اولتراسونیک
- فراصوت مستقیم و غیر مستقیم
- کنترل دقیق شدت
- کنترل دقیق دما
- سونوگرافی مداوم یا پالسی
- ویژگی های هوشمند، دستگاه های قابل برنامه ریزی
- برای هر حجمی در دسترس است
- مقیاس پذیری خطی
برای سنتز پپتید فاز جامد در صفحات چند چاهی/میکروتیتر، UIP400MTP دستگاه ایده آل است. کاویتاسیون اولتراسونیک به طور غیر مستقیم به طور یکنواخت در چاه های نمونه متعدد برای انتقال جرم و واکنش سنتز برتر جفت می شود. برای مشاهده فیلم زیر را تماشا کنید میکروپلیت سونیکاتور UIP400MTP در عمل!
تماس با ما! / از ما بپرسید!
Hielscher مافوق صوت تولید کننده هموژنایزرهای مافوق صوت با کارایی بالا برای مخلوط کردن برنامه های کاربردی، پراکندگی، امولسیون و استخراج در آزمایشگاه، خلبان و مقیاس صنعتی.
حقایقی که ارزش دانستن در مورد سنتز پپتید اولتراسونیک را دارد
پپتیدها چیست؟
پپتیدها ترکیباتی هستند که در آنها اسیدهای آمینه متعدد از طریق پیوندهای آمید، به اصطلاح پیوندهای پپتیدی، به هم متصل می شوند. هنگامی که در ساختارهای پیچیده محدود می شوند – به طور معمول از 50 یا بیشتر اسید آمینه تشکیل شده است ، این ساختارهای پپتیدی بزرگ پروتئین نامیده می شوند. پپتیدها یک بلوک ساختمانی ضروری در زندگی هستند و عملکردهای متعددی را در بدن انجام می دهند.
سنتز پپتید چگونه کار می کند؟
در شیمی آلی، زیست شناسی مولکولی و علوم زیستی، سنتز پپتید فرآیند تولید پپتیدها است. پپتیدها از طریق واکنش تراکم گروه کربوکسیل یک اسید آمینه به گروه آمینه اسید آمینه دیگر به صورت شیمیایی سنتز می شوند. استراتژی های گروه های محافظ (همچنین گروه های حفاظتی) معمولا به منظور جلوگیری از واکنش های جانبی نامطلوب با زنجیره های جانبی مختلف اسید آمینه استفاده می شود.
سنتز پپتید شیمیایی (در شرایط آزمایشگاهی) اغلب با اتصال گروه کربوکسیل اسید آمینه ورودی (پایانه C) به پایانه N زنجیره پپتید در حال رشد شروع می شود. برخلاف این سنتز C-to-N، بیوسنتز پروتئین طبیعی پپتیدهای بلند در موجودات زنده در جهت مخالف رخ می دهد. این بدان معنی است که در بیوسنتز ، پایانه N اسید آمینه ورودی به پایانه C زنجیره پروتئینی (N-to-C) مرتبط است.
بیشتر پروتکل های تحقیق و توسعه برای سنتز پپتید بر اساس روش های فاز جامد است، در حالی که روش های سنتز فاز محلول را می توان در تولید صنعتی پپتیدها در مقیاس بزرگ یافت.
وضعیت فعلی هنر در سنتز پپتید چگونه است؟
SUS-SPPS (SPPS پایدار با کمک اولتراسوند) نشان داده شده است که این فرایند را به تنها دو مرحله در هر چرخه کاهش میدهد (ترکیب اتصال/پوشش/حذف حفاظت + یک شستشو)، مصرف حلال و زمان را به طور قابل توجهی کاهش میدهد. (مقایسه با موتولا و همکاران، 2025)
TAPS با کمک اولتراسونیک یک ترکیب نوظهور با موفقیت نشان داده شده در سنتزهای کامل (مثلاً لیپوباکتین) است و توسط CDMOها برای تولید API مورد بررسی قرار میگیرد.
مزایای سنتز پپتیدی با برچسبگذاری کمک شده با اولتراسوند را کشف کنید!
پردازش پیوسته به عنوان یک بهبود بیشتر مورد بررسی قرار میگیرد – پلتفرمهای سنتز مداوم یکبوت با کمک برچسب سیلیلشده توصیف شدهاند.
این حوزه به سمت اصول شیمی سبز حرکت میکند، با این که اولتراسوند و TAPS هر دو به کاهش استفاده از حلال، کاهش بار واکنشدهنده و بهبود پایداری کمک میکنند.
ادبیات / منابع
- 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 مافوق صوت تولید کننده هموژنایزرهای مافوق صوت با کارایی بالا از ازمایشگاه ها تا اندازه صنعتی.