सॉलिड-फेज पेप्टाइड सिंथेसिस – सोनिकेशन के साथ अधिक कुशल
ठोस चरण पेप्टाइड संश्लेषण (एसपीपीएस) पेप्टाइड संश्लेषण के लिए सामान्य विधि है। अल्ट्रासोनिकेशन ठोस चरण पेप्टाइड संश्लेषण को तेज करने के लिए एक विश्वसनीय उपकरण है जिसके परिणामस्वरूप उच्च पैदावार, बेहतर शुद्धता, कोई दौड़ नहीं और काफी त्वरित प्रतिक्रिया गति होती है। Hielscher Ultrasonics पेप्टाइड संश्लेषण, दरार और भंग करने के लिए विभिन्न अल्ट्रासोनिक समाधान प्रदान करता है।
Ultrasonic Solid-Phase Peptide Synthesis
अल्ट्रासोनिकेशन पहले से ही कार्बनिक संश्लेषण में तीव्र विधि के रूप में व्यापक रूप से लागू किया जाता है और इसके फायदे के लिए अच्छी तरह से जाना जाता है जैसे कि प्रतिक्रिया समय में काफी कमी, उच्च पैदावार, कम उप-उत्पाद, रास्ते की दीक्षा, जिसे अन्य तरीकों से हासिल नहीं किया जा सकता है, और / या बेहतर चयनात्मकता। महान लाभ भी प्राप्त किया जा सकता है, जब सोनिकेशन पेप्टाइड संश्लेषण प्रतिक्रियाओं में युग्मित होता है। शोध के परिणामों से पता चला है कि अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त पेप्टाइड संश्लेषण उच्च शुद्धता के साथ पेप्टाइड्स की अनुकूलित उपज प्राप्त करता है, बिना किसी प्रतिक्रिया समय के भीतर रेसमाइजेशन के।
- उच्च पेप्टाइड पैदावार
- महत्वपूर्ण रूप से तेजी से संश्लेषण
- उच्च पेप्टाइड शुद्धता
- कोई दौड़ नहीं
- विभिन्न पेप्टाइड्स के समानांतर संश्लेषण
- Scalable to any volume
बेहतर पेप्टाइड संश्लेषण के लिए कई रिएक्टर जहाजों के समान सोनिकेशन के लिए अल्ट्रासोनिक कपहॉर्न।
Graphic demonstrating the Merrifield solid phase peptide synthesis. Ultrasonication is used to promote and enhance the synthesis reaction as well as for cleavage of the synthesized peptides from the resin.
ग्राफिक: ©कोनेजोस-सांचेज़ एट अल।
| Study | Peptide(s) Studied | Reaction Time (Classical vs US-SPPS) | Crude Purity (Classical vs US-SPPS) | Racemization and Side Reactions | Key Takeaways |
|---|---|---|---|---|---|
| Wołczański et al. (2019) | Met-enkephalin, UB33-43-OCam, TAT48-60-NH2, B2m58-69-NH2, ACP65-74-NH2, β-endorphin | 600–1920 min → 48–284 min | 24.2–71.3% → 60.6–89.9% | None observed for Cys/His, even at 70°C | ~7–12x faster synthesis; major purity improvements, especially for aggregation-prone sequences like TAT. |
| Silva et al. (2021) | Pep1 (12-mer), Pep2 (9-mer), Pep3 (25-mer) | >3515/365 min → ~250/85 min (Pep1/Pep2); Pep3: 347 min (US only) | 73–84% → 72–82% (Pep1/Pep2) | Not tested; slight purity drop in Pep2 noted | 14x time reduction for Pep1; crude yields significantly increased. |
| Merlino et al. (2019) | Model pentapeptides, peptides up to 44-mer, “मुश्किल क्रम” (Aβ 1-42, ACP 65-74) | 60 min → 30 min (model) | 84% → 93% (model); significantly higher than thermal heating (~45°C) | No significant increase for Cys/His enantiomers | Highly effective for difficult/aggregation-prone sequences; allows reduced reagent excess while maintaining high purity. |
अल्ट्रासाउंड के साथ ठोस चरण पेप्टाइड संश्लेषण में सुधार हुआ
ठोस चरण पेप्टाइड संश्लेषण (एसपीपीएस) एक रासायनिक प्रतिक्रिया है जो एक अघुलनशील झरझरा समर्थन पर अमीनो एसिड डेरिवेटिव की क्रमिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से पेप्टाइड श्रृंखला की असेंबली की अनुमति देता है। हालांकि, पारंपरिक ठोस चरण पेप्टाइड संश्लेषण एक अपेक्षाकृत अक्षम और धीमी प्रक्रिया है। इसलिए, पेप्टाइड संश्लेषण की अल्ट्रासोनिक गहनता पेप्टाइड्स के अधिक प्रभावोत्पादक और तेजी से संश्लेषण के लिए एक उच्च माना जाने वाला उपकरण है।
सिल्वा एट अल (2021) की तुलना की गई “शास्त्रीय” फ्लोरेनिलमेथॉक्सीकार्बोनिल (एफएमओसी)-सॉलिड फेज पेप्टाइड सिंथेसिस (एसपीपीएस) अल्ट्रासाउंड (यूएस) के साथ - तीन पेप्टाइड्स की तैयारी के आधार पर एसपीपीएस, अर्थात् फाइब्रोब्लास्ट ग्रोथ फैक्टर रिसेप्टर 3(एफजीएफआर3)-विशिष्ट पेप्टाइड पेपटाइड पेप1 (वीएसपीपीएलटीएलजीक्यूएलएलएस-एनएच2) और उपन्यास पेप्टाइड्स पेप2 (आरक्यूएमएटीए-एनएच2) और पीईपी3 (एएडब्ल्यूएएलएडब्ल्यूएलएटीए-एनएच2).
यूएस-सहायता प्राप्त एसपीपीएस ने पेप्टाइड असेंबली की तुलना में 14-गुना (पेप1) और 4-गुना समय में कमी (पेप2) का नेतृत्व किया “शास्त्रीय” विधि। दिलचस्प बात यह है कि अल्ट्रासाउंड-सहायता प्राप्त एसपीपीएस ने Pep1 को उच्च शुद्धता (82%) में उत्पन्न किया “शास्त्रीय” एसपीपीएस (73%)। उच्च क्रूड पेप्टाइड शुद्धता के साथ संयुक्त समय में महत्वपूर्ण कमी ने अनुसंधान टीम को बड़े पेप्टाइड पेप 3 पर यूएस-सहायता प्राप्त एसपीपीएस लागू करने के लिए प्रेरित किया, जो उच्च संख्या में हाइड्रोफोबिक अमीनो एसिड और होमोओलिगो-अनुक्रम प्रदर्शित करता है। उल्लेखनीय रूप से, इस 25-मेर पेप्टाइड का संश्लेषण मध्यम शुद्धता (लगभग 49%) में 6 घंटे (347 मिनट) से भी कम समय में प्राप्त किया गया था।
अल्ट्रासोनिक आंदोलन का उपयोग कर ठोस चरण पेप्टाइड संश्लेषण के माध्यम से तेजी से पेप्टाइड संश्लेषण।
(अध्ययन और विश्लेषण: वोल्कज़ान्स्की एट अल।
मेरलिनो एट अल. (2019) ने एफएमओसी-आधारित ठोस-चरण पेप्टाइड संश्लेषण पर अल्ट्रासोनिक प्रभावों का एक व्यापक अध्ययन भी किया, जिसने सामग्री और प्रतिक्रिया समय की उल्लेखनीय बचत के साथ विभिन्न जैविक रूप से सक्रिय पेप्टाइड्स (44-मेर तक) के संश्लेषण की अनुमति दी। उन्होंने प्रदर्शित किया कि अल्ट्रासोनिकेशन ने मुख्य पक्ष प्रतिक्रियाओं को नहीं बढ़ाया और पेप्टाइड्स के संश्लेषण में सुधार किया “मुश्किल क्रम”, वर्तमान उच्च कुशल पेप्टाइड सिंथेटिक रणनीतियों के बीच अल्ट्रासोनिक रूप से प्रचारित ठोस-चरण पेप्टाइड संश्लेषण (यूएस-एसपीपीएस) को रखना।
पेप्टाइड्स के अल्ट्रासोनिक (सोनिकल) संश्लेषण के लिए उच्च-प्रदर्शन प्रणालियों की उपलब्धता काफी बेहतर संश्लेषण दर और कच्चे उत्पादों की शुद्धता में वृद्धि की अनुमति देती है। (cf. Wołczański et al., 2019)
रेसमाइजेशन की जांच। ऊंचे तापमान पर अल्ट्रासोनिक विधि बनाम कमरे के तापमान पर शास्त्रीय दृष्टिकोण का उपयोग करके मैन्युअल रूप से संश्लेषित मॉडल पेप्टाइड्स के महत्वपूर्ण 1 एच एनएमआर स्पेक्ट्रा की तुलना। उनके और Cys α-प्रोटॉन और Acm (बाएं पैनल) के मेथिलीन समूह, वैल (दाएं पैनल) के ɣ-मिथाइल प्रोटॉन के रासायनिक बदलाव से पता चलता है कि 70 डिग्री सेल्सियस पर सोनिकेशन रेसमाइजेशन का कारण नहीं बनता है।
(अध्ययन और विश्लेषण: वोल्कज़ान्स्की एट अल।
पेप्टाइड्स की अल्ट्रासोनिक दरार
ठोस चरण पेप्टाइड संश्लेषण (एसपीपीएस) के बाद, संश्लेषित पेप्टाइड्स को बहुलक रेजिन से साफ किया जाना चाहिए। इस कदम को डिप्रोटेक्शन के रूप में भी जाना जाता है। जब राल से पेप्टाइड दरार के लिए आम झटकों और अल्ट्रासोनिकेशन की तुलना की जाती है, तो मिलाते हुए विधि को लगभग 1 घंटे की आवश्यकता होती है, जबकि अल्ट्रासोनिक दरार 15 से 20 मिनट में पूरा किया जा सकता है। अल्ट्रासोनिक पेप्टाइड दरार को बेंजिलिक एस्टर बॉन्ड के माध्यम से पॉलीस्टायर्न रेजिन से जुड़े संरक्षित अमीनो एसिड और पेप्टाइड्स के दरार पर लागू किया जा सकता है।
पॉलीस्टाइनिन राल से पेप्टाइड्स की अल्ट्रासोनिक दरार उच्च शुद्धता में पेप्टाइड्स की उच्च पैदावार देती है, बिना रेसमाइजेशन के, एक तीव्र प्रक्रिया के भीतर।
(अध्ययन और ग्राफिक: ©अनुराधा और रवींद्रनाथ, 1995)
बेहतर और त्वरित पेप्टाइड संश्लेषण के लिए अल्ट्रासोनिक रूप से उत्तेजित रिएक्टर। चित्र दिखाता है अल्ट्रासोनिकेटर UP200St एक हड़कंप मच ग्लास रिएक्टर में।
पेप्टाइड संश्लेषण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटर
Hielscher Ultrasonics प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष sonication के लिए विभिन्न अल्ट्रासोनिक समाधान प्रदान करता है। शक्तिशाली और ठीक नियंत्रणीय अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर प्रतिक्रिया पोत को अल्ट्रासाउंड ऊर्जा की सही मात्रा की आपूर्ति करते हैं। चाहे आप संश्लेषण पोत के रूप में सीरिंज, ट्यूब, मल्टी-वेल प्लेटें, या ग्लास रिएक्टरों का उपयोग करें, Hielscher Ultrasonics आपके पेप्टाइड आवेदन के लिए सबसे उपयुक्त अल्ट्रासोनिकेटर प्रदान करता है।
- अनुकूलित पेप्टाइड्स
- बड़े पैमाने पर पेप्टाइड उत्पादन
- पेप्टाइड पुस्तकालय
कई पेप्टाइड संश्लेषण सीरिंज (जैसे, फ्रिटेड सिरिंज रिएक्टर) में किए जाते हैं। Hielscher के अल्ट्रासोनिक सिरिंज आंदोलनकारी पेप्टाइड समाधान sonicates सिरिंज दीवार के माध्यम से तरल में अल्ट्रासाउंड तरंगों युग्मन। अल्ट्रासोनिक सिरिंज आंदोलनकारी पेप्टाइड्स के अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त संश्लेषण के लिए सबसे लोकप्रिय अल्ट्रासोनिक समाधानों में से एक है।
अल्ट्रासोनिक कपहॉर्न 5 रिएक्टर जहाजों तक सोनीकेट करने के लिए एक उपयुक्त उपकरण है, जबकि वायलट्वीटर दस प्रतिक्रिया ट्यूबों के साथ-साथ क्लैंप-ऑन एक्सेसरी के माध्यम से पांच बड़े पोत भी पकड़ सकता है।
For other reactor types such as the Merrifield or Kamysz solid-phase reactor and other polypropylene or borosilicate vessels and reactors, Hielscher offers sonicators for indirect and direct sonication with customized clamp-on mounting or flange.
बेशक, बड़े हिलाए गए ग्लास रिएक्टर, उदा। समाधान-चरण संश्लेषण के लिए, किसी भी आकार के अल्ट्रासोनिक जांच (a.k.a. सोनोट्रोड या अल्ट्रासोनिक हॉर्न) से आसानी से सुसज्जित किया जा सकता है।
- विभिन्न अल्ट्रासोनिकेटर प्रकार
- प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष sonication
- सटीक तीव्रता नियंत्रण
- सटीक तापमान नियंत्रण
- निरंतर या स्पंदित अल्ट्रासाउंड
- स्मार्ट सुविधाएँ, प्रोग्राम करने योग्य उपकरण
- किसी भी मात्रा के लिए उपलब्ध है
- रैखिक मापनीयता
मल्टी-वेल/माइक्रोटिटर प्लेटों में ठोस चरण पेप्टाइड संश्लेषण के लिए, UIP400MTP आदर्श उपकरण है। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन को कई नमूना वेल्स में समान रूप से अप्रत्यक्ष रूप से जोड़ा जाता है ताकि बेहतर द्रव द्रव्य और संश्लेषण प्रतिक्रिया प्राप्त हो। नीचे दिए गए वीडियो को देखें और माइक्रोप्लेट सोनिकेटर UIP400MTP को कार्रवाई में देखें!
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Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला, पायलट और औद्योगिक पैमाने पर अनुप्रयोगों, फैलाव, पायसीकरण और निष्कर्षण के मिश्रण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक homogenizers बनाती है।
अल्ट्रासोनिक पेप्टाइड संश्लेषण के बारे में जानने योग्य तथ्य
पेप्टाइड क्या हैं?
पेप्टाइड्स यौगिक होते हैं जहां कई अमीनो एसिड एमाइड बॉन्ड, तथाकथित पेप्टाइड बॉन्ड के माध्यम से जुड़े होते हैं। जटिल संरचनाओं में बंधे होने पर – आमतौर पर 50 या अधिक अमीनो एसिड से मिलकर, इन बड़े पेप्टाइड संरचनाओं को प्रोटीन कहा जाता है। पेप्टाइड्स जीवन का एक आवश्यक निर्माण खंड हैं और शरीर में कई कार्यों को पूरा करते हैं।
पेप्टाइड संश्लेषण कैसे काम करता है?
कार्बनिक रसायन विज्ञान, आणविक जीव विज्ञान और जीवन विज्ञान में, पेप्टाइड संश्लेषण पेप्टाइड्स के उत्पादन की प्रक्रिया है। पेप्टाइड्स को रासायनिक रूप से एक अमीनो एसिड के कार्बोक्सिल समूह की संक्षेपण प्रतिक्रिया के माध्यम से दूसरे अमीनो एसिड के अमीनो समूह में संश्लेषित किया जाता है। समूहों की रक्षा (सुरक्षात्मक समूह) रणनीतियों का उपयोग आमतौर पर विभिन्न अमीनो एसिड साइड चेन के साथ अवांछित साइड प्रतिक्रियाओं से बचने के लिए किया जाता है।
रासायनिक (इन-विट्रो) पेप्टाइड संश्लेषण अक्सर आने वाले अमीनो एसिड (सी-टर्मिनस) के कार्बोक्सिल समूह को बढ़ती पेप्टाइड श्रृंखला के एन-टर्मिनस से जोड़कर शुरू होता है। इस सी-टू-एन संश्लेषण के विपरीत, जीवित जीवों में लंबे पेप्टाइड्स का प्राकृतिक प्रोटीन जैवसंश्लेषण विपरीत दिशा में होता है। इसका मतलब यह है कि जैवसंश्लेषण में, आने वाले अमीनो एसिड का एन-टर्मिनस प्रोटीन श्रृंखला (एन-टू-सी) के सी-टर्मिनस से जुड़ा हुआ है।
पेप्टाइड संश्लेषण के लिए अधिकांश अनुसंधान और विकास प्रोटोकॉल ठोस-चरण विधियों पर आधारित होते हैं, जबकि समाधान-चरण संश्लेषण विधियों को पेप्टाइड्स के बड़े पैमाने पर औद्योगिक उत्पादन में पाया जा सकता है।
पेपटाइड संश्लेषण में वर्तमान स्थिति क्या है?
SUS-SPPS (सस्टेनेबल अल्ट्रासाउंड-सहायता प्राप्त SPPS) has been demonstrated to reduce the process to just two steps per cycle (combined coupling/capping/deprotection + single wash), significantly reducing solvent consumption and time. (cf. Mottola et al., 2025)
अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त TAPS कुल संश्लेषणों (जैसे कि लिपोबैक्टिन) में सिद्ध सफलता के साथ एक उभरता हुआ संयोजन है और इसे एपीआई निर्माण के लिए CDMOs द्वारा खोजा जा रहा है।
अल्ट्रासोनिक-सहायित टैगिंग पेप्टाइड संश्लेषण के लाभों की खोज करें!
निरंतर प्रसंस्करण एक आगे के सुधार के रूप में इसका पता लगाया जा रहा है। – सिलाइलेटेड टैग-सहायित निरंतर वन-पॉट संश्लेषण प्लेटफार्मों का वर्णन किया गया है।
क्षेत्र ग्रीन केमिस्ट्री सिद्धांतों की ओर बढ़ रहा है, जिसमें अल्ट्रासाउंड और TAPS दोनों ही कम सॉल्वेंट उपयोग, कम रियाजेंट लोडिंग और बेहतर टिकाऊपन में योगदान दे रहे हैं।
साहित्य/सन्दर्भ
- 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 से उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक homogenizers बनाती है प्रयोगशाला तक औद्योगिक आकार।