TAGGING तकनीक का उपयोग करके अल्ट्रासोनिक पेप्टाइड संश्लेषण

पेप्टाइड संश्लेषण औषधीय अनुसंधान और विकास का एक आधारस्तंभ है, फिर भी पारंपरिक विधियाँ – ठोस-अवस्था पेप्टाइड संश्लेषण (SPPS) और शास्त्रीय विलयन-अवस्था युग्मन – अब भी श्रमसाध्य हैं, अभिकर्मकों की बर्बादी करती हैं और इनका पैमाना बढ़ाना कठिन है। दो परस्पर स्वतंत्र रणनीतियों के संयोजन से एक अधिक दक्ष विकल्प सामने आया है: विलयन-अवस्था में पेप्टाइड के निर्माण के लिए TAGGING (अस्थायी एंकरिंग समूह) तकनीक और युग्मन, संरक्षी समूह हटाने तथा अभिक्रिया-पश्चात प्रसंस्करण के चरणों को तेज करने के लिए अल्ट्रासोनिक (सोनोकेमिकल) प्रसंस्करण। साथ मिलकर, ये चिकित्सीय पेप्टाइडों – जैसे एंटीबायोटिक/कैंसररोधी लिपोपेप्टाइड lipobactin – का ग्राम से लेकर बड़े पैमाने तक उत्पादन संभव बनाते हैं, जिसमें उच्च शुद्धता प्राप्त होती है, शुद्धिकरण का बोझ घटता है और हाथ से किए जाने वाले कार्यों की संख्या बहुत कम हो जाती है।

अल्ट्रासोनिक पेप्टाइड संश्लेषण के क्या लाभ हैं?

• विलयन-अवस्था की लागत संबंधी बचत: अभिक्रियाएँ विलयन में होती हैं और इनमें ठोस-अवस्था पेप्टाइड संश्लेषण की तुलना में अमीनो अम्ल की खपत काफी कम होती है
• निस्यंदन-आधारित शुद्धिकरण: TAG से बंधा पेप्टाइड ध्रुवीय विलायकों में अवक्षेपित हो जाता है, इसलिए मध्यवर्ती उत्पादों को सरल निस्यंदन से अलग किया जाता है – कॉलम क्रोमैटोग्राफी या प्रत्येक चरण पर अभिलक्षणन की आवश्यकता नहीं होती।
• श्रम की भारी बचत: मध्यवर्ती शुद्धिकरण और स्पेक्ट्रमी जाँचों को हटाने से संपूर्ण संश्लेषण अभियान में पर्याप्त श्रम-घंटों की बचत होती है।
• सोनोकेमिकल त्वरण: सोनिकेशन चयनात्मकता से समझौता किए बिना प्रत्येक महत्वपूर्ण चरण – Fmoc संरक्षी समूह हटाना, पार्श्व-शृंखला युग्मन, चक्रीकरण और सभी संरक्षी समूहों को हटाना – का समय घटाता है।
• उच्च उपज, उच्च शुद्धता: प्रत्येक खंड का युग्मन और lipobactin का अंतिम निर्माण उच्च उपज के साथ होता है; सभी संरक्षी समूहों को हटाने से लक्षित उत्पाद ~83 % उपज में प्राप्त होता है।
• बड़े पैमाने के लिए तत्परता: TAGGING तकनीक को स्पष्ट रूप से ऐसी तकनीक बताया गया है जो उच्चतम शुद्धता वाले पेप्टाइडों को बड़े पैमाने पर तैयार करना संभव बनाती है, जिससे यह चिकित्सीय दृष्टि से महत्वपूर्ण लिपोपेप्टाइडों को ग्राम और किलोग्राम मात्राओं में तैयार करने का एक व्यावहारिक मार्ग बनती है।
• विधियों के साथ पूर्ण अनुकूलता: यह दृष्टिकोण पारंपरिक SPPS और विलयन-अवस्था रसायन के साथ पूरी तरह अनुकूल है, इसलिए मौजूदा संरक्षी-समूह रणनीतियाँ (Fmoc, Alloc, Pbf, tBu) और युग्मन अभिकर्मक (T3P, HATU, COMU, DIC/DMAP) बिना किसी बदलाव के उपयोग किए जा सकते हैं।

TAGGING तकनीक क्या है?

TAG दृष्टिकोण में, एक पेप्टाइड खंड को हटाए जा सकने वाले, रेज़िन जैसे एंकर (TAG) समूह से सहसंयोजक रूप से जोड़ा जाता है, जो विलयन में बना रहता है। इससे बढ़ती हुई शृंखला को द्रव अवस्था में रहते हुए भी ठोस-अवस्था पेप्टाइड की तरह संभाला जा सकता है:

• प्रत्येक युग्मन या संरक्षी समूह हटाने के चरण के बाद, TAG से बंधे पेप्टाइड को ध्रुवीय/प्रतिविलायक माध्यमों में सरल निस्यंदन या अवक्षेपण द्वारा ठोस के रूप में पुनः प्राप्त किया जाता है, जबकि घुलनशील अशुद्धियों और उपोत्पादों को धोकर हटा दिया जाता है।
• चूँकि पेप्टाइड लिंकर से जुड़ा रहता है, इसलिए कॉलम क्रोमैटोग्राफी और प्रत्येक मध्यवर्ती उत्पाद के पूर्ण अभिलक्षणन की आवश्यकता काफी हद तक समाप्त हो जाती है, जिससे समय और मानवीय प्रयास की पर्याप्त बचत होती है।
• अभिक्रियाएँ विलयन अवस्था में चलाई जा सकती हैं, जिनमें SPPS की तुलना में बहुत कम अमीनो अम्ल का उपयोग होता है, और संश्लेषण के अंत के निकट TAG समूह को विदलित करके अंतिम उत्पाद मुक्त किया जाता है।

 
lipobactin के लिए, रेट्रो-संश्लेषण में तीन खंडों – Fmoc-Ala-Arg-TAG, Alloc-Thr(Ile-Fmoc)-OH और लिपिड खंड C₁₁H₂₃CONH-Ile-Ser(OᵗBu)-OH – का उपयोग किया गया, जिन्हें खंड-संघनन रणनीति द्वारा युग्मित करके लंबा पेप्टाइड अत्यंत उच्च उपज में प्राप्त किया गया। (तुलना करें: Ramya et al., 2025)

सोनिकेशन पेप्टाइड lipobactin के TAG-सहायित संपूर्ण संश्लेषण को तेज करता है।
(अध्ययन: Ramya et al., 2025)

सोनिकेशन पेप्टाइडों के विलयन-चरण संश्लेषण को कैसे बेहतर बनाता है

अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग विलयन-चरण के प्रमुख चरणों को तीव्र करने और उनकी अवधि घटाने के लिए किया जाता है। Ramya et al. (2025) द्वारा वर्णित lipobactin संश्लेषण में सोनिकेशन का उपयोग निम्नलिखित के लिए किया जाता है:

चूँकि TAG रसायन पहले से ही मध्यवर्ती उत्पादों को छानने योग्य ठोस के रूप में प्रदान करता है, इसलिए अल्ट्रासोनिकेशन और TAGGING एक-दूसरे के पूरक हैं: अल्ट्रासाउंड द्रव्यमान स्थानांतरण, मिश्रण और अभिक्रिया की गतिकी को तेज़ करता है, जबकि एंकर पेप्टाइड को पुनः प्राप्त किए जा सकने वाले ठोस के रूप में बनाए रखता है, जिससे स्वच्छ और क्रोमैटोग्राफी की कम आवश्यकता वाला कार्यप्रवाह मिलता है।

सोनिकेशन के साथ उच्च-शुद्धता वाले पेप्टाइडों के उत्पादन का पैमाना आसानी से बढ़ाना

पेप्टाइड और पेप्टाइड-औषधि प्रक्रियाओं को प्रयोगशाला बेंच से उत्पादन तक ले जाने में अक्सर आने वाली एक चुनौती बड़ी मात्राओं और निरंतर प्रवाह में सोनोकेमिकल प्रभाव को बनाए रखना है। Hielscher प्रयोगशाला से लेकर पूर्ण औद्योगिक पैमाने तक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसरों की एक सतत श्रेणी के साथ इस चुनौती का समाधान करता है, जो सत्यापित, पुनरुत्पादनीय शक्ति और प्रलेखित प्रक्रिया नियंत्रण प्रदान करती है।
 

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साहित्य / संदर्भ

• M. Ramya, Veeranjaneyulu Avula, S. Nandeesh, B. Kirankumar, G. Nagendra (2025): TAG assisted and ultrasonication mediated total synthesis of lipobactin. Results in Chemistry, Volume 18, 2025, 102842.
• 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.
• 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.