Síntese de Peptídeos tornada Eficiente usando sônica

Síntese de Peptídeos de Fase Sólida (SPPS) é o método comum para síntese de peptídeos. A ultrassônica é uma ferramenta confiável para intensificar a síntese de peptídeos de fase sólida, resultando em maiores rendimentos, melhor pureza, sem racemização e velocidade de reação significativamente acelerada. Hielscher Ultrasonics oferece várias soluções ultrassônicas para síntese de peptídeos, decote e dissolução.

Síntese de Peptídeos Ultrassônicos

A ultrassonização já é amplamente aplicada como método intensificador na síntese orgânica e é bem conhecida por suas vantagens, como tempos de reação drasticamente reduzidos, maiores rendimentos, menos subprodutos, o início de caminhos, que não poderiam ser alcançados de outras formas, e/ou melhor seletividade. Grandes benefícios também podem ser obtidos, quando a sônica é acoplada em reações de síntese de peptídeos. Os resultados da pesquisa demonstraram que a síntese de peptídeos ultrasonicamente assistidos alcança o rendimento otimizado dos peptídeos com alta pureza, sem a regata em um curto espaço de tempo de reação.

Vantagens da Síntese de Peptídeos Ultrassônicos

  • Altos rendimentos de peptídeos
  • Síntese significativamente mais rápida
  • Maior pureza do peptídeo
  • Sem racemization
  • Síntese paralela de vários peptídeos
  • Escalável linear a qualquer volume

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Cuphorn ultrassônico para a sônica uniforme de vários vasos do reator, por exemplo, para uma síntese de peptídeo melhorada.

Cuphorn ultrassônico para a sônica uniforme de vários vasos de reator para melhor síntese de peptídeos.

Representação esquemática da síntese de peptídeos de fase sólida de Merrifield, que pode ser intensificada pela sônica.

Gráfico demonstrando a síntese de peptídeos de fase sólida de Merrifield. A ultrassonização é usada para promover e melhorar a reação de síntese, bem como para o decote dos peptídeos sintetizados da resina.
Gráfico: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)

Síntese de Peptídeos de Fase Sólida melhorada com ultrassom

A síntese de peptídeos de fase sólida (SPPS) é uma reação química que permite a montagem de uma cadeia de peptídeos através de sucessivas reações de derivados de aminoácidos em um suporte poroso insolúvel. No entanto, a tradicional síntese de peptídeos em fase sólida é um processo relativamente ineficiente e lento. Portanto, a intensificação ultrassônica da síntese de peptídeos é uma ferramenta altamente conceituada para uma síntese mais eficaz e rápida de peptídeos.
Silva et al. (2021) compararam fluorenylmetoxycarbonyl "clássico" (Fmoc)-sólida síntese de peptídeos de fase (SPPS) com spps assistido por ultrassom (EUA) com base na preparação de três peptídeos, ou seja, o receptor do fator de crescimento do fibroblasto 3(FGFR3)-specific peptídeo Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) e os novos peptídeos Pep2 (RQMATADEA-NH2) e Pep3 (AAVALLPAVLLAPRQMATADEA-NH2).
SPPS assistido pelos EUA levou a uma redução de tempo de 14 vezes (Pep1) e 4 vezes (Pep2) na montagem de peptídeo em comparação com o método "clássico". Curiosamente, o SPPS assistido por ultrassom rendeu Pep1 em maior pureza (82%) do que o SPPS "clássico" (73%). A redução significativa de tempo combinada com alta pureza de peptídeos brutos alcançado levou a equipe de pesquisa a aplicar SPPS assistido pelos EUA ao grande peptídeo Pep3, que exibe um alto número de aminoácidos hidrofóbicos e sequências homooligo. Notavelmente, a síntese deste peptídeo de 25-mer foi alcançada em menos de 6 horas (347 min) em pureza moderada (aproximadamente 49%).

A síntese de peptídeos de fase sólida ultrassônica (US-SPPS) é uma técnica eficaz para a síntese de peptídeos que impedem a racemização.

Síntese de peptídeos mais rápidas através de síntese de peptídeos de fase sólida usando agitação ultrassônica.
(Estudo e análise: Wołczański et al., 2019)

Merlino et al. (2019) também realizaram um estudo abrangente dos efeitos ultrassônicos na síntese de peptídeos de fase sólida baseada em Fmoc, que permitiu a síntese de diferentes peptídeos biologicamente ativos (até 44-mer), com uma notável economia de material e tempo de reação. Eles demonstraram que a ultrassonização não exacerbou as reações laterais principais e melhoraram a síntese de peptídeos dotados de “sequências difíceis”, colocando a síntese de peptídeos de fase sólida ultrasonicamente promovida (US-SPPS) entre as atuais estratégias sintéticas de peptídeos de alta eficiência.

A disponibilidade de sistemas de alto desempenho para a síntese ultrassônica (sonora) dos peptídeos permite melhores taxas de síntese e um aumento da pureza dos produtos brutos. (cf. Wołczański et al., 2019)

A síntese de peptídeos ultrassônicos dá altos rendimentos de peptídeos com alta pureza, enquanto a raça é evitada.

A investigação da racemização. Comparação de espectros 1H NMR significativos de modelos peptídeos sintetizados manualmente usando a abordagem clássica à temperatura ambiente vs método ultrassônico em temperatura elevada. Mudanças químicas de His e Cys α-prótons e grupo de metileno de Acm (painéis esquerdos), prótons de ɣ-metil de Val (painéis à direita) mostram que a sônicação a 70°C não causa a racemização.
(Estudo e análise: Wołczański et al., 2019)

Decote ultrassônico de peptídeos

Após a síntese de peptídeos em fase sólida (SPPS), os peptídeos sintetizados devem ser cortados das resinas poliméricas. Esta etapa também é conhecida como desproteção. Quando são comparados tremores e ultrassônicas para o decote peptídeo da resina, o método de agitação requer aproximadamente 1 hora, enquanto o decote ultrassônico pode ser realizado em 15 a 20 minutos. O decote de peptídeo ultrassônico pode ser aplicado ao decote de aminoácidos protegidos e peptídeos ligados a resinas de poliestireno através de ligações ésteres benzílicas.

O decote ultrassônico é uma técnica rápida e confiável para separar peptídeos sintetizados da resina de poliestireno.

O decote ultrassônico de peptídeos de resina de poliestireno dá altos rendimentos de peptídeos em alta pureza, sem racemização, dentro de um procedimento rápido.
(estudo e gráfico: ©Anuradha e Ravindranath, 1995)

Reator ultrasonicamente agitado para melhor síntese de peptídeos.

Reator ultrasonicamente agitado para síntese de peptídeo melhorado e acelerado. A imagem mostra o ultrassonicador UP200St em um reator de vidro mexido.

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Ultrassonicadores de alto desempenho para síntese de peptídeos
Hielscher Ultrasonics oferece várias soluções ultrassônicas para sônica direta e indireta. Poderosos e precisamente controláveis processadores ultrassônicos fornecem exatamente a quantidade certa de energia de ultrassom para o vaso de reação. Se você usa seringas, tubos, placas multi-poços ou reatores de vidro como vaso de síntese, o Hielscher Ultrasonics oferece o ultrassonicador mais adequado para sua aplicação de peptídeos.

Sistemas ultrassônicos Hielscher são ideais para a síntese de

  • peptídeos personalizados
  • produção de peptídeos em larga escala
  • bibliotecas de peptídeos

Muitas sínteses de peptídeos são realizadas em seringas (por exemplo, reatores de seringa fritadas). O agitador de seringas ultrassônicas de Hielscher sonica a solução de peptídeo acoplando as ondas de ultrassom através da parede da seringa no líquido. O agitador de seringas ultrassônicas é uma das soluções ultrassônicas mais populares para a síntese ultrasonicamente assistida de peptídeos.
O cuphorn ultrassônico é uma ferramenta adequada para sonicar até 5 vasos de reator, enquanto o VialTweeter pode conter até dez tubos de reação, além de cinco vasos maiores através de acessório de fixação.
Para outros tipos de reator, como o reator de fase sólida Merrifield ou Kamysz e outros vasos /reatores de polipropileno ou borossilicato, o Hielscher oferece sistemas ultrassônicos personalizados para sônica indireta.
Para síntese de peptídeos de fase sólida em placas multiwell /microtiter, o UIP400MTP é o dispositivo ideal. A cavitação ultrassônica é indiretamente acoplado uniformemente nos numerosos poços de amostra para transferência de massa superior e reação de síntese. Assista ao vídeo abaixo para ver o UIP400MTP em ação!
É claro que reatores de vidro strirred maiores, por exemplo, para síntese em fase de solução, podem ser facilmente equipados com sondas ultrassônicas (também conhecidas como sonotrodes ou chifres ultrassônicos) de qualquer tamanho.

Vantagens dos Ultrassonicadores hielscher para síntese de peptídeos

  • vários tipos de ultrassononicador
  • sônica direta e indireta
  • controle preciso de intensidade
  • controle preciso de temperatura
  • ultrassom contínuo ou pulsado
  • recursos inteligentes, dispositivos programáveis
  • Disponível para qualquer volume
  • escalabilidade linear
O homogeneizador ultrassônico UIP400MTP pode sonicar multi-bem-placas e micro-titer-placas para lise celular, fragmentação de DNA, dispersão ou homogeneização.

UIP400MTP para Sonicação multi-bem-poço

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Homogeneizadores ultrassônicos de alta cisalhamento são usados em laboratório, bancada, piloto e processamento industrial.

A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração em escala laboratoria, piloto e industrial.



Literatura / Referências

Fatos, vale a pena conhecer

Peptídeos

Peptídeos são compostos onde múltiplos aminoácidos são ligados através de laços de amida, as chamadas ligações de peptídeos. Quando ligado em estruturas complexas – tipicamente consistindo de 50 ou mais aminoácidos - essas grandes estruturas de peptídeos são chamadas de proteínas. Peptídeos são um bloco essencial de construção da vida e cumprem inúmeras funções no corpo.

Síntese de Peptídeos

Em química orgânica, biologia molecular e ciência da vida, a síntese de peptídeos é o processo de produção de peptídeos. Peptídeos são quimicamente sintetizados através da reação de condensação do grupo carboxíl de um aminoácido ao grupo aminoácido de outro aminoácido. Estratégias de proteção de grupos (também grupos protetores) são geralmente usadas para evitar reações laterais indesejadas com as várias cadeias laterais de aminoácidos.
A síntese química (in vitro) do peptídeo começa mais frequentemente acoplando o grupo carboxíl do aminoácido de entrada (C-terminus) ao N-terminus da cadeia de peptídeos em crescimento. Ao contrário desta síntese C-to-N, a biossíntese de proteínas naturais de peptídeos longos em organismos vivos ocorre na direção oposta. Isso significa que, na biosíntese, o N-terminus do aminoácido de entrada está ligado ao C-terminus da cadeia proteica (N-to-C).
A maioria dos protocolos de pesquisa e desenvolvimento para a síntese de peptídeos são baseados em métodos de fase sólida, enquanto métodos de síntese em fase de solução podem ser encontrados na produção industrial em larga escala de peptídeos.


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