Wydajna synteza peptydów dzięki sonikacji

Synteza peptydów w fazie stałej (Solid Phase Peptide Synthesis - SPPS) jest powszechnie stosowaną metodą syntezy peptydów. Ultradźwięki to niezawodne narzędzie do intensyfikacji syntezy peptydów w fazie stałej, pozwalające uzyskać wyższe wydajności, lepszą czystość, brak racemizacji i znacznie przyspieszone tempo reakcji. Firma Hielscher Ultrasonics oferuje różne rozwiązania ultradźwiękowe do syntezy, rozszczepiania i rozpuszczania peptydów.

Ultradźwiękowa synteza peptydów

Ultradźwięki są już szeroko stosowane jako metoda intensyfikująca w syntezie organicznej i są dobrze znane ze swoich zalet, takich jak drastyczne skrócenie czasu reakcji, wyższe wydajności, mniejsza ilość produktów ubocznych, inicjowanie szlaków, których nie można osiągnąć w inny sposób, i/lub lepsza selektywność. Duże korzyści można również uzyskać, gdy sonikacja zostanie włączona do reakcji syntezy peptydów. Wyniki badań wykazały, że synteza peptydów wspomagana ultradźwiękami pozwala uzyskać optymalną wydajność peptydów o wysokiej czystości, bez racemizacji, w krótkim czasie reakcji.

Zalety ultradźwiękowej syntezy peptydów

  • Wysoka wydajność peptydów
  • Znacznie szybsza synteza
  • Wyższa czystość peptydów
  • Brak racemizacji
  • Równoległa synteza różnych peptydów
  • Możliwość liniowego skalowania do dowolnej objętości

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


Końcówka ultradźwiękowa do równomiernej sonikacji kilku zbiorników reaktora, np. w celu usprawnienia syntezy peptydów.

Ultradźwiękowy konik do równomiernej sonikacji kilku zbiorników reaktora w celu usprawnienia syntezy peptydów.

Schematyczna prezentacja syntezy peptydów w fazie stałej Merrifielda, którą można intensyfikować przez sonikację.

Grafika przedstawiająca syntezę peptydów w fazie stałej Merrifielda. Ultradźwięki są stosowane do promowania i wzmacniania reakcji syntezy, jak również do odszczepiania zsyntetyzowanych peptydów od żywicy.
Grafika: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)

Synteza peptydów w fazie stałej ulepszona ultradźwiękami

Synteza peptydów w fazie stałej (SPPS) jest reakcją chemiczną, która umożliwia utworzenie łańcucha peptydowego w wyniku kolejnych reakcji pochodnych aminokwasów na nierozpuszczalnym porowatym podłożu. Jednak tradycyjna synteza peptydów w fazie stałej jest procesem stosunkowo mało wydajnym i powolnym. Dlatego też ultradźwiękowa intensyfikacja syntezy peptydów jest cenionym narzędziem umożliwiającym bardziej wydajną i szybszą syntezę peptydów.
Silva i in. (2021) porównali "klasyczną" syntezę peptydów w fazie stałej (SPPS) z syntezą peptydów wspomaganą ultradźwiękami (US) na przykładzie otrzymywania trzech peptydów, Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2), Pep2 (RQMATADEA-NH2) i Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2).
SPPS wspomagany ultradźwiękami prowadził do 14-krotnego (Pep1) i 4-krotnego (Pep2) skrócenia czasu łączenia peptydów w porównaniu z metodą "klasyczną". Co ciekawe, SPPS wspomagany ultradźwiękami dał Pep1 o wyższej czystości (82%) niż "klasyczny" SPPS (73%). Znaczne skrócenie czasu syntezy w połączeniu z wysoką czystością surowego peptydu skłoniło zespół badawczy do zastosowania SPPS wspomaganego ultradźwiękami do dużego peptydu Pep3, który zawiera dużą liczbę aminokwasów hydrofobowych i sekwencji homoligicznych. Co godne uwagi, syntezę tego 25-merowego peptydu przeprowadzono w czasie krótszym niż 6 godzin (347 min) z umiarkowaną czystością (ok. 49%).

Ultradźwiękowa synteza peptydów w fazie stałej (US-SPPS) jest skuteczną techniką syntezy peptydów zapobiegającą racemizacji.

Szybsza synteza peptydów za pomocą syntezy peptydów w fazie stałej z wykorzystaniem mieszania ultradźwiękowego.
(Opracowanie i analiza: Wołczański i in., 2019)

Merlino i wsp. (2019) przeprowadzili również kompleksowe badania wpływu ultradźwięków na syntezę peptydów w fazie stałej opartą na Fmoc, co pozwoliło na syntezę różnych biologicznie aktywnych peptydów (do 44-mer), przy znacznej oszczędności materiału i czasu reakcji. Wykazano, że ultradźwięki nie nasilają głównych reakcji ubocznych i poprawiają syntezę peptydów obdarzonych “sekwencje trudne”Stawia to ultradźwiękowo wspomaganą syntezę peptydów w fazie stałej (US-SPPS) wśród obecnie stosowanych, wysokowydajnych strategii syntezy peptydów.

Dostępność wysokowydajnych systemów do ultradźwiękowej (sonicznej) syntezy peptydów pozwala na znaczną poprawę szybkości syntezy i zwiększenie czystości surowych produktów. (por. Wołczański i in., 2019)

Ultradźwiękowa synteza peptydów pozwala uzyskać dużą wydajność peptydów o wysokiej czystości, przy jednoczesnym zapobieganiu racemizacji.

Badanie zjawiska racemizacji. Porównanie znaczących widm 1H NMR modelowych peptydów syntetyzowanych ręcznie metodą klasyczną w temperaturze pokojowej i metodą ultradźwiękową w podwyższonej temperaturze. Przesunięcia chemiczne α-protonów His i Cys oraz grupy metylenowej Acm (lewy panel), ɣ-metylowych protonów Val (prawy panel) wskazują, że sonikacja w temp. 70°C nie powoduje racemizacji.
(Opracowanie i analiza: Wołczański i in., 2019)

Ultradźwiękowe rozszczepianie peptydów

Po zakończeniu syntezy peptydów w fazie stałej (SPPS) zsyntetyzowane peptydy należy oddzielić od żywic polimerowych. Etap ten znany jest również jako deprotekcja. Porównując metodę wytrząsania i ultradźwiękową do usuwania peptydów z żywicy, można stwierdzić, że metoda wytrząsania wymaga około 1 godziny, podczas gdy usuwanie peptydów za pomocą ultradźwięków trwa od 15 do 20 minut. Ultradźwiękowe rozszczepianie peptydów można stosować do rozszczepiania chronionych aminokwasów i peptydów połączonych z żywicami polistyrenowymi za pomocą benzylowych wiązań estrowych.

Rozszczepianie ultradźwiękowe jest szybką i niezawodną techniką oddzielania zsyntetyzowanych peptydów od żywicy polistyrenowej.

Ultradźwiękowe usuwanie peptydów z żywicy polistyrenowej umożliwia otrzymanie peptydów o wysokiej czystości, bez racemizacji, w ramach szybkiej procedury.
(opracowanie i grafika: ©Anuradha i Ravindranath, 1995)

Reaktor z mieszadłem ultradźwiękowym do ulepszonej syntezy peptydów.

Reaktor z mieszadłem ultradźwiękowym do ulepszonej i przyspieszonej syntezy peptydów. Zdjęcie przedstawia ultradźwiękowiec UP200St w szklanym reaktorze z mieszadłem.

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


Wysokowydajne ultradźwiękowe urządzenia do syntezy peptydów
Firma Hielscher Ultrasonics oferuje różne rozwiązania ultradźwiękowe do sonikacji bezpośredniej i pośredniej. Wydajne i precyzyjnie sterowane procesory ultradźwiękowe dostarczają do naczynia reakcyjnego dokładnie taką ilość energii ultradźwiękowej, jaka jest potrzebna. Niezależnie od tego, czy jako naczynia do syntezy używasz strzykawek, probówek, płytek wielodołkowych czy szklanych reaktorów, firma Hielscher Ultrasonics oferuje najbardziej odpowiedni ultradźwiękowy procesor do zastosowań związanych z peptydami.

Systemy ultradźwiękowe firmy Hielscher są idealne do syntezy

  • peptydy dostosowane do potrzeb klienta
  • produkcja peptydów na dużą skalę
  • biblioteki peptydowe

Wiele syntez peptydów przeprowadza się w strzykawkach (np. w reaktorach strzykawkowych z otworami). Ultradźwiękowe mieszadło strzykawkowe firmy Hielscher sonduje roztwór peptydów, sprzęgając fale ultradźwiękowe przez ścianki strzykawki do cieczy. Ultradźwiękowe mieszadło strzykawkowe jest jednym z najpopularniejszych rozwiązań ultradźwiękowych do wspomaganej ultradźwiękami syntezy peptydów.
Ultradźwiękowy stojak na filiżanki jest odpowiednim narzędziem do sonikacji do 5 naczyń reakcyjnych, podczas gdy VialTweeter może pomieścić do 10 probówek reakcyjnych oraz dodatkowo 5 większych naczyń dzięki mocowaniu zaciskowemu.
W przypadku innych typów reaktorów, takich jak reaktor fazy stałej Merrifielda lub Kamysza oraz innych zbiorników/reaktorów z polipropylenu lub borokrzemianu, firma Hielscher oferuje dostosowane do potrzeb klienta systemy ultradźwiękowe z zaciskami do sonikacji pośredniej.
UIP400MTP jest idealnym urządzeniem do syntezy peptydów w fazie stałej w płytkach wielokomorowych/mikrotitracyjnych. Kawitacja ultradźwiękowa jest pośrednio równomiernie sprzężona z licznymi dołkami na próbki, co zapewnia doskonały transfer masy i reakcję syntezy. Obejrzyj poniższy film, aby zobaczyć UIP400MTP w akcji!
Oczywiście większe reaktory ze szkła prążkowanego, np. do syntezy w fazie roztworu, można łatwo wyposażyć w sondy ultradźwiękowe (np. sonotrody lub tuby ultradźwiękowe) dowolnej wielkości.

Zalety ultradźwiękowych urządzeń firmy Hielscher do syntezy peptydów

  • różne typy ultradźwiękowców
  • sonikacja bezpośrednia i pośrednia
  • precyzyjna regulacja natężenia światła
  • precyzyjna kontrola temperatury
  • ultradźwięki ciągłe lub impulsowe
  • inteligentne funkcje, urządzenia programowalne
  • Dostępny dla każdej objętości
  • liniową skalowalność
Homogenizator ultradźwiękowy UIP400MTP może sondyzować płytki wielopłytkowe i mikropłytki w celu lizy komórek, fragmentacji DNA, dyspergowania lub homogenizacji.

UIP400MTP do sonikacji płyt wielokomorowych

Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!

Poproś o więcej informacji

Prosimy o skorzystanie z poniższego formularza w celu uzyskania dodatkowych informacji na temat procesorów ultradźwiękowych, zastosowań i ceny. Chętnie omówimy z Państwem proces i zaproponujemy Państwu system ultradźwiękowy spełniający Państwa wymagania!









Proszę zwrócić uwagę na nasze Polityka prywatności.


Ultradźwiękowe homogenizatory o wysokim ścinaniu są stosowane w laboratoriach, na stanowiskach badawczych, w procesach pilotażowych i przemysłowych.

Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe do zastosowań mieszania, dyspergowania, emulgowania i ekstrakcji na skalę laboratoryjną, pilotażową i przemysłową.



Literatura / materiały źródłowe

Fakty Warto wiedzieć

Peptydy

Peptydy to związki, w których wiele aminokwasów połączonych jest wiązaniami amidowymi, tzw. wiązaniami peptydowymi. Po połączeniu w struktury złożone – Te duże struktury peptydowe, składające się zazwyczaj z 50 lub więcej aminokwasów, nazywane są białkami. Peptydy są niezbędnym elementem budulcowym życia i pełnią wiele funkcji w organizmie.

Synteza peptydów

W chemii organicznej, biologii molekularnej i naukach przyrodniczych synteza peptydów to proces wytwarzania peptydów. Peptydy są syntetyzowane chemicznie poprzez reakcję kondensacji grupy karboksylowej jednego aminokwasu z grupą aminową innego aminokwasu. W celu uniknięcia niepożądanych reakcji ubocznych z różnymi łańcuchami bocznymi aminokwasów zwykle stosuje się strategie grup ochronnych (także grup zabezpieczających).
Chemiczna (in-vitro) synteza peptydów rozpoczyna się najczęściej od przyłączenia grupy karboksylowej przybywającego aminokwasu (C-terminus) do N-terminusu rosnącego łańcucha peptydowego. W przeciwieństwie do tej syntezy C-N, naturalna biosynteza długich peptydów w organizmach żywych przebiega w przeciwnym kierunku. Oznacza to, że w biosyntezie N-końcówka wchodzącego aminokwasu jest połączona z C-końcówką łańcucha białkowego (N-to-C).
Większość protokołów badawczo-rozwojowych syntezy peptydów opiera się na metodach fazy stałej, podczas gdy metody syntezy w fazie roztworu są stosowane w przemysłowej produkcji peptydów na dużą skalę.


Ultradźwięki o wysokiej wydajności! Paleta produktów firmy Hielscher obejmuje pełne spektrum od kompaktowych ultradźwięków laboratoryjnych, poprzez urządzenia stołowe, aż po przemysłowe systemy ultradźwiękowe.

Firma Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do wielkość przemysłowa.