Síntese de péptidos mais eficiente com recurso à sonicação
Síntese de peptídeos de fase sólida (SPPS) é o método comum para a síntese de peptídeos. Ultrasonication é uma ferramenta confiável para intensificar a síntese de peptídeos em fase sólida, resultando em maiores rendimentos, pureza melhorada, sem racemização e velocidade de reação significativamente acelerada. Hielscher Ultrasonics oferece várias soluções de ultrassom para a síntese de peptídeos, clivagem e dissolução.
Síntese ultra-sónica de péptidos
Ultrasonication já é amplamente aplicado como método de intensificação em síntese orgânica e é bem conhecido por suas vantagens, tais como tempos de reação drasticamente reduzidos, rendimentos mais elevados, menos subprodutos, a iniciação de caminhos, que não poderiam ser alcançados de outras maneiras, e / ou melhor seletividade. Podem também obter-se grandes benefícios quando a sonicação é associada a reacções de síntese de péptidos. Os resultados da investigação demonstraram que a síntese de péptidos ultrassonicamente assistida atinge um rendimento optimizado de péptidos com elevada pureza, sem racemização dentro de um curto tempo de reação.
- Elevados rendimentos de péptidos
- Síntese significativamente mais rápida
- Maior pureza dos péptidos
- Sem racemização
- Síntese paralela de vários péptidos
- Escalável linearmente para qualquer volume
Cúpula ultra-sónica para a sonicação uniforme de vários recipientes de reactores para uma síntese melhorada de péptidos.
Gráfico que demonstra a síntese de péptidos em fase sólida de Merrifield. A ultra-sons é utilizada para promover e melhorar a reação de síntese, bem como para a clivagem dos péptidos sintetizados a partir da resina.
Gráfico: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)
Síntese de péptidos em fase sólida melhorada com ultra-sons
A síntese de péptidos em fase sólida (SPPS) é uma reação química que permite a montagem de uma cadeia peptídica através de reacções sucessivas de derivados de aminoácidos num suporte poroso insolúvel. No entanto, a síntese tradicional de péptidos em fase sólida é um processo relativamente ineficiente e lento. Por conseguinte, a intensificação ultra-sónica da síntese de péptidos é uma ferramenta altamente considerada para uma síntese mais eficaz e rápida de péptidos.
Silva et al. (2021) compararam a síntese "clássica" de péptidos em fase sólida (SPPS) com fluorenilmetoxicarbonilo (Fmoc) com a SPPS assistida por ultra-sons (US), com base na preparação de três péptidos, nomeadamente o péptido específico do recetor 3 do fator de crescimento dos fibroblastos (FGFR3) Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) e os novos péptidos Pep2 (RQMATADEA-NH2) e Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2).
O SPPS assistido por US levou a uma redução de 14 vezes (Pep1) e de 4 vezes (Pep2) no tempo de montagem do péptido em comparação com o método "clássico". Curiosamente, o SPPS assistido por ultra-sons produziu Pep1 com maior pureza (82%) do que o SPPS "clássico" (73%). A redução significativa do tempo, combinada com a elevada pureza do péptido bruto obtida, levou a equipa de investigação a aplicar o SPPS assistido por ultra-sons ao grande péptido Pep3, que apresenta um elevado número de aminoácidos hidrofóbicos e sequências homoligo. De forma notável, a síntese deste péptido de 25 mers foi conseguida em menos de 6 horas (347 min) com uma pureza moderada (aprox. 49%).
Síntese mais rápida de peptídeos através da síntese de peptídeos em fase sólida utilizando agitação ultra-sónica.
(Estudo e análise: Wołczański et al., 2019)
Merlino et al. (2019) também realizaram um estudo abrangente dos efeitos ultrassônicos na síntese de peptídeos em 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 ultrassonografia não exacerbou as principais reações colaterais e melhorou a síntese de peptídeos dotados de “sequências difíceis”colocando a síntese de péptidos em fase sólida promovida por ultra-sons (US-SPPS) entre as actuais estratégias de síntese de péptidos de elevada eficiência.
A disponibilidade de sistemas de alto desempenho para a síntese ultrassônica (sônica) de peptídeos permite taxas de síntese significativamente melhoradas e um aumento da pureza dos produtos brutos. (cf. Wołczański et al., 2019)
A investigação da racemização. Comparação de espectros significativos de RMN de 1H de peptídeos modelos sintetizados manualmente usando a abordagem clássica à temperatura ambiente vs método ultra-sônico a temperatura elevada. Os deslocamentos químicos de His e Cys α-protons e grupo metileno de Acm (painéis esquerdos), ɣ-protons de metil de Val (painéis direitos) mostram que a sonicação a 70 ° C não causa racemização.
(Estudo e análise: Wołczański et al., 2019)
Clivagem ultra-sónica de péptidos
Após a síntese de péptidos em fase sólida (SPPS), os péptidos sintetizados devem ser separados das resinas poliméricas. Esta etapa é também conhecida como desproteção. Quando se comparam a agitação comum e a ultra-sons para a clivagem de péptidos da resina, o método de agitação requer cerca de 1 hora, enquanto a clivagem ultra-sónica pode ser realizada em 15 a 20 minutos. A clivagem ultra-sónica de péptidos pode ser aplicada à clivagem de aminoácidos protegidos e de péptidos ligados a resinas de poliestireno através de ligações éster benzílicas.
A clivagem ultra-sónica de péptidos a partir de resina de poliestireno dá elevados rendimentos de péptidos em alta pureza, sem racemização, dentro de um procedimento rápido.
(estudo e gráfico: ©Anuradha e Ravindranath, 1995)
Reator agitado por ultra-sons para síntese melhorada e acelerada de péptidos. A imagem mostra o Ultrassom UP200St num reator de vidro agitado.
Hielscher Ultrasonics oferece várias soluções ultra-sônicas para sonicação direta e indireta. Processadores ultra-sônicos poderosos e precisamente controláveis fornecem exatamente a quantidade certa de energia de ultrassom para o vaso de reação. Se você usar seringas, tubos, placas de poços múltiplos, ou reatores de vidro como vaso de síntese, Hielscher Ultrasonics oferece o ultrasonicator mais adequado para a sua aplicação de peptídeos.
- péptidos personalizados
- produção de péptidos em grande escala
- bibliotecas de péptidos
Muitas sínteses de péptidos são realizadas em seringas (por exemplo, reactores de seringas fritas). O agitador de seringa de ultra-sons de Hielscher sonicates a solução de péptido acoplando as ondas de ultrassom através da parede da seringa para o líquido. O agitador de seringa ultra-sônica é uma das soluções ultra-sônicas mais populares para a síntese ultra-sônica assistida de peptídeos.
A corneta ultra-sónica é uma ferramenta adequada para sonicar até 5 recipientes de reação, enquanto o VialTweeter pode conter até dez tubos de reação e, adicionalmente, cinco recipientes maiores através de um acessório de fixação.
Para outros tipos de reactores, tais como o reator de fase sólida Merrifield ou Kamysz e outros recipientes / reactores de polipropileno ou borossilicato, a Hielscher oferece sistemas de ultra-sons clamp-on personalizados para sonicação indireta.
Para a síntese de péptidos em fase sólida em placas multipoços / microtitulação, o UIP400MTP é o dispositivo ideal. A cavitação ultra-sónica é indiretamente acoplada de forma uniforme nos numerosos poços de amostra para uma transferência de massa e uma reação de síntese superiores. Assista ao vídeo abaixo para ver o UIP400MTP em ação!
Naturalmente, os reactores de vidro estriado de maiores dimensões, por exemplo, para a síntese em fase de solução, podem ser facilmente equipados com sondas ultra-sónicas (também conhecidas como sonotrodos ou cornos ultra-sónicos) de qualquer tamanho.
- vários tipos de ultra-sons
- sonicação direta e indireta
- controlo preciso da intensidade
- controlo preciso da temperatura
- ultra-sons contínuos ou pulsados
- funcionalidades inteligentes, dispositivos programáveis
- disponível para qualquer volume
- escalabilidade linear
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A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultra-sónicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração à escala laboratorial, piloto e industrial.
Literatura / Referências
- 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.
- 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.
Fatos, vale a pena conhecer
péptidos
Os péptidos são compostos em que vários aminoácidos estão ligados através de ligações amida, as chamadas ligações peptídicas. Quando ligados em estruturas complexas – normalmente constituídas por 50 ou mais aminoácidos -, estas grandes estruturas peptídicas são designadas por proteínas. Os péptidos são um bloco de construção essencial da vida e desempenham inúmeras funções no corpo.
síntese de péptidos
Em química orgânica, biologia molecular e ciências da vida, a síntese de péptidos é o processo de produção de péptidos. Os péptidos são sintetizados quimicamente através da reação de condensação do grupo carboxilo de um aminoácido com o grupo amino de outro aminoácido. São normalmente utilizadas estratégias de grupos protectores (também grupos protectores) para evitar reacções laterais indesejáveis com as várias cadeias laterais de aminoácidos.
A síntese química (in-vitro) de péptidos começa, na maioria das vezes, por acoplar o grupo carboxilo do aminoácido recebido (terminal C) ao terminal N da cadeia peptídica em crescimento. Contrariamente a esta síntese de C para N, a biossíntese natural de proteínas de péptidos longos em organismos vivos ocorre na direção oposta. Isto significa que, na biossíntese, a extremidade N-terminal do aminoácido recebido está ligada à extremidade C-terminal da cadeia proteica (N-para-C).
A maioria dos protocolos de investigação e desenvolvimento para a síntese de péptidos baseia-se em métodos de fase sólida, enquanto os métodos de síntese em fase de solução podem ser encontrados na produção industrial de péptidos em grande escala.
A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultra-sónicos de alto desempenho a partir de laboratório para dimensão industrial.