Ultraschallgestëtzt Peptidsynthes mat der TAGGING-Technik

D’Peptidsynthes ass e Grondpilier vun der pharmazeutescher Fuerschung an Entwécklung, mee konventionell Methoden – Festphase-Peptidsynthes (SPPS) a klassesch Kopplung an der Léisungsphase – bleiwen aarbechtsintensiv, verbrauchen onnéideg vill Reagenzien a si schwéier op e méi grousse Moossstaf ze bréngen. Eng méi effizient Alternativ ass duerch d’Kombinatioun vun zwou orthogonale Strategien entstanen: d’TAGGING-Technik (temporär Verankerungsgrupp) fir den Opbau vu Peptiden an der Léisungsphase an d’Ultraschallveraarbechtung (sonocheemesch Veraarbechtung), fir d’Kopplungs-, Entschëtzungs- an Opaarbechtungsschrëtt ze beschleunegen. Zesummen erméigleche si d’Produktioun vun therapeutesche Peptiden – wéi dem Lipopeptid Lipobactin mat antibiotescher a kriibshemmender Wierkung – vu Grammquantitéite bis zu grousse Produktiounsquantitéiten, mat héijer Rengheet, manner Opwand fir d’Rengegung an drastesch manner manuellen Aarbechtsschrëtt.

Wéi eng Virdeeler bitt d’ultraschallgestëtzt Peptidsynthes?

Wirtschaftlechkeet vun der Léisungsphase: D’Reaktioune lafen an enger Léisung of a verbrauchen däitlech manner Aminosaieren ewéi d’Festphase-Peptidsynthes
Rengegung duerch Filtratioun: Dat un den TAG gebonne Peptid fält a polare Léisungsmëttelen aus, soudatt Tëscheprodukter duerch einfach Filtratioun isoléiert ginn – ouni Sailenchromatographie oder Charakteriséierung no all Schrëtt.
Enorm Aarbechtserspuernis: Duerch d’Eliminéiere vun der Rengegung vun Tëscheprodukter an de Spektralkontrolle ginn iwwer eng ganz Synthescampagne bedeitend vill Aarbechtsstonne gespuert.
Sonocheemesch Beschleunegung: D’Ultraschallbehandlung verkierzt all kritesche Schrëtt – Fmoc-Entschëtzung, Säitekettekopplung, Zykliséierung a global Entschëtzung – ouni d’Selektivitéit ze beeinträchtegen.
Héich Ausbezuelen, héich Rengheet: All Fragmentkopplung an de finalen Opbau vu Lipobactin verlafe mat héijer Ausbezuel; déi global Entschëtzung liwwert d’Zilprodukt mat enger Ausbezuel vun ~83 %.
Prett fir d’Produktioun a grousse Quantitéiten: D’TAGGING-Technik gëtt ausdrécklech als eng Method beschriwwen, déi d’Hierstellung vu Peptide mat héchster Rengheet a grousse Quantitéiten erméiglecht. Domat bitt si e praktesche Wee fir Gramm- a Kilogrammquantitéite vun therapeutesch wichtege Lipopeptiden hierzestellen.
Voll Kompatibilitéit vun der Method: Dës Approche ass voll kompatibel mat konventioneller SPPS a mat der Chimie an der Léisungsphase, soudatt bestoend Schutzgruppestrategien (Fmoc, Alloc, Pbf, tBu) a Kopplungsreagenzien (T3P, HATU, COMU, DIC/DMAP) onverännert iwwerholl ginn.

Keng Sailen, keen Offall: Verbessert d’Peptidsynthes mat Ultraschallbehandlung + TAGGING!
Sot eis, wéi eng Erausfuerderungen Dir an Ärem Peptidsynthesprozess hutt. Eis Experte fir Ultraschallbehandlung recommandéieren Iech déi ideal Konfiguratioun vum Ultraschallapparat fir Är Ziler bei der Peptidproduktioun!

Industriellen Ultraschallapparat UIP2000hdT mat Pharma-Chargereaktor fir d'Synthes vu Peptiden am Kilogrammmoossstaf mat der TAGGING-Technik. D'Ultraschallbehandlung gëtt fir d'Synthes vu verschiddene Peptidfragmenter an d'Kondensatioun vu Fragmenter, d'Ofspaltung vun der Alloc-Schutzgrupp, d'Kopplung vum Trimer, d'Ofspaltung vum TAG, d'Zykliséierung an d'Ofspaltung vun alle Schutzgruppen agesat.

Industriellen Ultraschallapparat UIP2000hdT mat pharmazeuteschem Chargereakter fir eng verbessert Peptidsynthes

Wat ass d’TAGGING-Technik?

Bei der TAG-Approche gëtt e Peptidfragment kovalent un eng ewechhuelbar, harzänlech Verankerungsgrupp (TAG) gebonnen, déi an der Léisung bleift. Doduerch kann déi wuessend Kette wéi e Festphase-Peptid gehandhaabt ginn, awer an der flësseger Phase:

No all Kopplung oder Entschëtzung gëtt dat un den TAG gebonne Peptid duerch einfach Filtratioun oder Ausfällung a polare Medien oder Medien, déi en Antiléisungsmëttel enthalen, als Feststoff zeréckgewonnen, wärend léislech Veronrengegungen an Nieweprodukter ewechgewäsch ginn.
Well d’Peptid un de Linker gebonne bleift, falen d’Sailenchromatographie an déi vollstänneg Charakteriséierung vun all Tëscheprodukt gréisstendeels ewech, wat bedeitend vill Zäit a mënschlechen Aarbechtsopwand spuert.
D’Reaktioune kënnen an der Léisungsphase duerchgefouert ginn, woubäi vill manner Aminosaier verbraucht gëtt ewéi bei SPPS, an d’Endprodukt gëtt géint d’Enn vun der Synthes duerch d’Ofspaltung vun der TAG-Grupp fräigesat.

Fir Lipobactin goufe bei der Retrosynthes dräi Fragmenter benotzt – Fmoc-Ala-Arg-TAG, Alloc-Thr(Ile-Fmoc)-OH an d’Lipidfragment C₁₁H₂₃CONH-Ile-Ser(OᵗBu)-OH –, déi mat enger Fragmentkondensatiounsstrategie gekoppelt goufen, fir dat laangt Peptid mat ganz héijen Ausbezuelen ze kréien. (vgl. Ramya et al., 2025)

Déi TAG-ënnerstëtzt vollstänneg Synthes vum Peptid Lipobactin gëtt duerch Ultraschallbehandlung beschleunegt. D'Ultraschallbehandlung gëtt fir d'Synthes vu verschiddene Peptidfragmenter an d'Kondensatioun vu Fragmenter, d'Ofspaltung vun der Alloc-Schutzgrupp, d'Kopplung vum Trimer, d'Ofspaltung vum TAG, d'Zykliséierung an d'Ofspaltung vun alle Schutzgruppen agesat. Dës Ultraschalltechnik fir d'Lipopeptidsynthes ass héich ekonomesch a féiert zu enger héijer Peptidrengheet. Si erreecht exzellent Ausbezuelen am Verglach mat der gewéinlecher Peptidsynthes souwuel an der Léisungsphas wéi och an der Festphas.

Déi TAG-gestëtzt vollstänneg Synthes vum Peptid Lipobactin gëtt duerch Ultraschallbehandlung beschleunegt.
(Etüd: Ramya et al., 2025)

Kombinéiert en ewechhuelbaren organeschen Anker (TAG) mat fokusséierter Ultraschallenergie, an Dir kritt e Peptidprozess, dee gläichzäiteg méi séier, méi propper a besser skaléierbar ass – dobäi gëtt den Offall u Léisungsmëttel reduzéiert, widderholl Opaarbechtungen iwwer Sailen entfalen, an e realistesche Wee fir d’industriell Produktioun vu komplexe cyclesche Lipopeptide wéi Lipobactin gëtt opgemaach.

Wéi d’Ultraschallbehandlung d’Synthes vu Peptiden an der Léisungsphas verbessert

D’Ultraschallbehandlung gëtt agesat, fir déi wichtegst Schrëtt an der Léisungsphas ze intensivéieren an ze verkierzen. Bei der Synthes vu Lipobactin, wéi se vu Ramya et al. (2025) beschriwwe gëtt, gëtt d’Ultraschallbehandlung fir follgend Schrëtt agesat:

Aktivéierung/Esterifizéierung – z. B. d’Schütze vun Alloc-Thr-OH mat pMB-Cl (DIPEA, DCM) ënner 1 h Ultraschallbehandlung bei 2–8°C.

Ofspaltung vun de Schutzgruppe vun de Fragmenter – Entfernung vu Fmoc vum TAG-gebonnenen Ala-Arg mat Piperidin/DBU an THF, mat Ultraschall behandelt fir 30 min.

Säiteketten- a Fragmentkopplung – z. B. d’Kopplung vu Fmoc-Ile-OH un H₂N-Ser(OᵗBu)-OMe mat HATU/TEA, mat Ultraschall behandelt fir 30 min.

Ofspaltung vum TAG – Entfernung vum Anker mat enger DCM:TFE:TFA-Mëschung bei 0 °C, gefollegt vu 45 min Ultraschallbehandlung.

Cycliséierung – duerch HATU/DIPEA vermëttelt Cycliséierung an DCM, mat Ultraschall behandelt fir 1 h.

Ofspaltung vun alle Schutzgruppen – Ofspaltung vun den tBu- a Pbf-Schutzgruppe mat TFA:TIPS:H₂O (95:2,5:2,5) ënner 1 h Ultraschallbehandlung, wouduerch d’Endprodukt mat enger Ausbeut vun ~83% entsteet.

Well d’TAG-Chemie d’Tëscheprodukter scho wéi filtréierbar Feststoffer liwwert, ergänzen d’Ultraschallbehandlung an TAGGING sech géigesäiteg: Ultraschall beschleunegt de Stofftransport, d’Mëschung an d’Reaktiounskinetik, wärend den Anker de Peptid als réckgewënnbare Feststoff erhält an esou e propperen Aarbechtsoflaf mat wéineg Chromatographie erméiglecht.

Duerch Ultraschall geréierte Reaktor fir eng verbessert Peptidsynthes.

Ultraschallapparat UP200St: Duerch Ultraschall a Beweegung gehalene Reakter fir eng beschleunegt Peptidsynthes.

Einfach Skaléierung vun der Synthes vun héichrenge Peptide mat Ultraschallbehandlung

Eng heefeg Erausfuerderung beim Iwwergang vu Prozesser fir Peptiden a Peptidmedikamenter vum Laboratoire an d’Produktioun ass et, de sonochemeschen Effekt bei méi grousse Volummen an am kontinuéierlechen Duerchfloss ze erhalen. Hielscher bitt dofir eng duerchgoend Palette vun Ultraschallprozessoren, vum Laboratoire bis bei de vollen industrielle Moossstaf, déi eng validéiert, reproduzéierbar Leeschtung an eng dokumentéiert Prozesskontroll liwweren.

Industriellen Ultraschallhomogenisator UIP4000hdT (4000W, 20kHz) fir eng effizient Inline-Veraarbechtung, z. B. TAG-ënnerstëtzt Peptidsynthes (TAPS)

Industriellen Ultraschallapparat UIP4000hdT (4000W, 20kHz) fir eng duerch Ultraschall verstäerkt Peptidsynthes

Ultraschallapparat UIP1000hdT, en Ultraschallhomogenisator mat enger Leeschtung vun 1000 Watt, fir d'Liewensmëttelveraarbechtung

Ultraschallapparat UIP1000hdT, en Ultraschallhomogenisator fir de Labordësch mat enger Leeschtung vun 1000 Watt

Heefeg gestallte Froen iwwer d’ultraschallënnerstëtzt TAG-Peptidsynthes

Wat ass Peptidsynthes an der Flëssegphas (LPPS)?

D’Peptidsynthes an der Flëssegphas (LPPS) ass eng Method, fir Peptide Schrëtt fir Schrëtt an enger Léisung mat klassesche Methode vun der organescher Chimie opzebauen. Si ass eng vun de véier Haaptmethode fir d’Hierstellung vu Peptiden an ass dofir bekannt, käschteneffizient, skaléierbar an déi ëmweltfrëndlechst vun de Methode fir d’Peptidsynthes ze sinn. Si eegent sech besonnesch gutt fir méi kuerz Peptiden, obwuel bei méi laange Sequenze Schwieregkeeten optriede kënnen, well et usprochsvoll ass, gläichméisseg Reaktiounen an d’Léislechkeet ze erhalen an onerwënscht Nieweprodukter ze entfernen.

Wéi verbessert Ultraschall d’Peptidsynthes an der Flëssegphas?

Ultraschall (Ultraschallbehandlung) verbessert d’LPPS, andeems en esouwuel d’Kopplungsschrëtt wéi och d’Schrëtt fir d’Ofspaltung vun de Schutzgruppe beschleunegt. D’Ultraschallwelle verbesseren de Stofftransport an d’Reaktiounskinetik, wat zu follgende Resultater féiert:

Verkierzte Reaktiounszäiten: d’Zykle fir d’Kopplung an d’Ofspaltung vun de Schutzgruppe kënne wesentlech verkierzt ginn
Méi héich Ausbeuten: méi vollstännegen Ëmsaz bei all Schrëtt
Verbessert Rengheet vum Réiprodukt: manner Nieweprodukter duerch onvollstänneg Kopplung
Méi niddrege Verbrauch u Reagenzien: duerch méi séier a méi effizient Reaktioune gi manner Äquivalenter u Kopplungsreagenzien an Aminosaieren néideg

Wat ass TAG-ënnerstëtzt Peptidsynthes (TAPS)?

D’TAG-ënnerstëtzt Peptidsynthes (TAPS) ass e Spezialfall vun der Peptidsynthes an der Flëssegphas, bei deem Peptide Schrëtt fir Schrëtt an enger Léisung mat léisslechen organeschen Tags amplaz vun engem feste Support opgebaut ginn. Dës Tags, déi de feste Supporten an der SPPS entspriechen, vereinfachen d’Isoléierung no all Synthesschrëtt, andeems si eng Trennung duerch Ausfällung, Filtratioun oder Extraktioun erméiglechen. D’Tags musse sech an organesche Léisungsmëttel opléisen a gläichzäiteg vun anere Materialien ënnerscheedbar bleiwen.

Wéi verbessert Ultraschall den TAGGING-Prozess?

Wann d’Ultraschallbehandlung mat der TAG-ënnerstëtzter Synthes kombinéiert gëtt, gehéieren dës Virdeeler dozou:

Méi séier Zykle fir d’Kopplung an d’Ofspaltung vun de Schutzgruppen – Ultraschall beschleunegt d’Reaktiounen an der Léisungsphas a reduzéiert domat d’Zäit pro Schrëtt
Verbessert Léislechkeet a verbesserten Transport vu Matière – d’Ultraschallkavitatioun hëlleft, d’Homogenitéit vum Peptid mat ugebonnenem TAG an der Léisung z’erhalen, wat entscheedend ass, well d’Léislechkeet e wichtege Virdeel vun TAPS géintiwwer SPPS ass
Reduzéierten Asaz vu Reagenzien – eng méi héich Reaktiounseffizienz bedeit, datt manner Äquivalenter vun Aminosaieren a Kopplungsreagenzie gebraucht ginn
Méi vollstänneg Reaktiounen – manner Nieweprodukter aus onvollstännege Kopplungen, wat zu enger méi héijer Rengheet vum Réiprodukt an enger vereinfachter uschléissender Rengegung féiert

E bemierkenswäert Beispill ass déi TAG-ënnerstëtzt an duerch Ultraschall vermëttelt Totalsynthes vu Lipobactin, déi gewisen huet, datt d’TAGGING-Technik vollstänneg mat Methoden an der Léisungsphas kompatibel ass an datt d’Ultraschallbehandlung bei all Schrëtt héich Ausbezuele vermëttelt. (cf. Ramya et al., 2025)

Wéi eng Peptidlängte si mat ultraschallënnerstëtzter TAPS zougänglech?

Kuerz bis mëttellaang Peptiden (~5–20 Reschter) sinn den optimale Beräich, an deem TAPS héich Rengheet an zouverlässeg Resultater liwwert.
Méi laang Peptide kënnen iwwer eng Strategie vun der Fragmentkondensatioun hiergestallt ginn: méi kleng Fragmenter (6–10-Meren) ginn um TAG synthetiséiert an duerno matenee gekoppelt, fir d’Zilprodukt a voller Längt opzebauen.
Fir ganz laang oder komplex Zilprodukter kann eng hybrid SPPS/TAPS-Approche agesat ginn.
Entdeckt, wéi d’Ultraschallbehandlung d’Festphase-Peptidsynthes (SPPS) verbessert huet!

Kann déi ultraschallënnerstëtzt Flëssegphase-Peptidsynthes op industriell Produktioun eropskaléiert ginn?

Jo, industriell Ultraschallapparater – wéi d’Hielscher-Modeller UIP2000hdT oder UIP4000hdT – kënnen a Chargereaktoren an Duerchflosszellen integréiert ginn, wat d’Peptidproduktioun a groussem Moossstaf erméiglecht. D’Norëschte vun existente Reaktoren erméiglecht et, etabléiert Prozesser vun der Peptidsynthes ze verbesseren.

Wat sinn d’Haaptvirdeeler vun der Ultraschall-LPPS géintiwwer der konventioneller LPPS?

Vitesse: d’Reaktiounszäite ginn an all Schrëtt vun der Kopplung an der Ofspaltung vun de Schutzgruppen drastesch reduzéiert.
Effizienz: méi héich Ausbezuele pro Schrëtt féieren zu enger méi héijer Gesamtausbezuel fir Peptide mat méi Reschter.
Nohaltegkeet: manner Reagenzäquivalenter a potenziell manner Léisungsmëttel duerch méi séier Reaktiounen.
Zougänglechkeet: erfuerdert nëmmen e Standard-Ultraschallbad, keng spezialiséiert Instrumenter.
Kompatibilitéit: funktionéiert mat Standard-Kopplungsreagenzien (DIC, HATU, TBTU, Oxyma, asw.) a Schutzgruppestrategien (Boc, Fmoc).

Literatur / Referenzen

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.

Ultraschall-Cuphorn fir déi gläichméisseg an intensiv Ultraschallbehandlung vu bis zu 5 zouene Réiercher a Fläschecher fir eng gläichméisseg a séier steril Peptidsynthes.

Ultrasonic CupHorn fir déi intensiv Ultraschallbehandlung vu zouene Réiercher a Fläschecher fir eng steril Ultraschallbehandlung vu Peptiden.

Vun der Iwwerpréiwung vun der Machbarkeet bis zur Prozessoptimiséierung an der industrieller Installatioun mam beschten Ultraschallapparat – Hielscher Ultrasonics ass Äre Partner fir erfollegräich Ultraschallprozesser!

Hielscher Ultrasonics produzéiert héichleeschtungsfäeg Ultraschallhomogenisatore vu Laborgréisst bis zu Industriegréisst.