Síntese ultrassónica de péptidos utilizando a técnica TAGGING

A síntese de péptidos é um pilar fundamental da investigação e desenvolvimento farmacêutico, embora os métodos convencionais – síntese de péptidos em fase sólida (SPPS) e acoplamento clássico em fase de solução – continuam a ser trabalhosas, a implicar um desperdício de reagentes e difíceis de escalar. Surgiu uma alternativa mais eficiente na combinação de duas estratégias ortogonais: a técnica TAGGING (grupo de ancoragem temporária) para a montagem de péptidos em fase de solução e o processamento ultrassónico (sonoquímico) para acelerar as etapas de acoplamento, desproteção e tratamento posterior. Em conjunto, permitem a produção de péptidos terapêuticos em escala de gramas até à produção em grande escala. – tais como a lipobactina, um lipopeptídeo com propriedades antibióticas e anticancerígenas – com elevada pureza, menor carga de purificação e um número significativamente menor de operações manuais.

Quais são as vantagens da síntese ultrassónica de peptídeos?

• Economia da fase de solução: As reações decorrem em solução com um consumo de aminoácidos significativamente inferior ao da síntese de peptídeos em fase sólida
• Purificação por filtração: O péptido ligado ao TAG precipita em solventes polares, pelo que os produtos intermédios são isolados por simples filtração – não é necessária cromatografia em coluna nem caracterização em cada etapa.
• Enorme poupança em termos de mão-de-obra: A eliminação das purificações intermédias e das verificações espectrais permite poupar um número significativo de horas de trabalho ao longo de toda uma campanha de síntese.
• Aceleração sonoquímica: A sonicação acelera todas as etapas críticas – Desproteção de Fmoc, acoplamento de cadeias laterais, ciclização e desproteção global – sem comprometer a seletividade.
• Elevados rendimentos, elevada pureza: Cada acoplamento de fragmentos e a montagem final da lipobactina decorrem com elevado rendimento; a desproteção global permite obter o produto alvo com um rendimento de cerca de 83 %.
• Preparação em grande escala: A técnica de TAGGING é explicitamente descrita como permitindo a preparação em grande escala de péptidos com a máxima pureza, tornando-a uma via prática para a obtenção de quantidades da ordem dos gramas e quilogramas de lipopeptídeos de importância terapêutica.
• Compatibilidade total de métodos: Esta abordagem é totalmente compatível com a SPPS convencional e com a química em fase de solução, pelo que as estratégias existentes de grupos protetores (Fmoc, Alloc, Pbf, tBu) e os agentes de acoplamento (T3P, HATU, COMU, DIC/DMAP) podem ser utilizados sem alterações.

O que é a técnica de TAGGING?

Na abordagem TAG, um fragmento peptídico é ancorado covalentemente a um grupo de ancoragem (TAG) removível, semelhante a uma resina, que permanece em solução. Isto permite que a cadeia em crescimento seja manuseada como um péptido em fase sólida, mas na fase líquida:

• Após cada acoplamento ou desproteção, o péptido ligado ao TAG é recuperado na forma sólida por simples filtração ou precipitação em meios polares/antisolventes, enquanto as impurezas solúveis e os subprodutos são eliminados por lavagem.
• Uma vez que o péptido permanece ligado ao ligante, a cromatografia em coluna e a caracterização completa de cada intermédio são, em grande medida, eliminadas, o que permite poupar tempo e esforço humano significativos.
• As reações podem ser realizadas em fase de solução, utilizando uma quantidade de aminoácidos muito inferior à necessária no SPPS, e o produto final é libertado através da clivagem do grupo TAG perto do final da síntese.

 
No caso da lipobactina, a retrossíntese utilizou três fragmentos – Fmoc-Ala-Arg-TAG, Alloc-Thr(Ile-Fmoc)-OH e o fragmento lipídico C₁₁H₂₃CONH-Ile-Ser(OᵗBu)-OH – aliada a uma estratégia de condensação de fragmentos para obter o péptido longo com rendimentos muito elevados. (cf. Ramya et al., 2025)

A síntese completa do péptido lipobactina, assistida por TAG, é acelerada pela sonicação.
(Estudo: Ramya et al., 2025)

Como a sonicação melhora a síntese de peptídeos em fase de solução

A sonicação é utilizada para intensificar e acelerar as etapas-chave da fase de solução. Na síntese da lipobactina, tal como descrita por Ramya et al. (2025), a sonicação é aplicada para:

Uma vez que a química TAG já produz intermediários sob a forma de sólidos filtráveis, a ultrasonicação e o TAGGING são complementares: o ultrassom acelera a transferência de massa, a mistura e a cinética de reação, enquanto a âncora mantém o péptido como um sólido recuperável, permitindo um fluxo de trabalho limpo e com pouca cromatografia.

Ampliação fácil da produção de peptídeos de elevada pureza através da sonicação

Um desafio frequente na transição de processos envolvendo péptidos e fármacos à base de péptidos da fase laboratorial para a produção em escala industrial consiste em preservar o efeito sonoquímico em volumes maiores e em fluxo contínuo. A Hielscher dá resposta a este desafio com uma gama completa de processadores ultrassónicos, desde a escala laboratorial até à escala industrial total, proporcionando potência validada e reprodutível, bem como um controlo de processo documentado.
 

Sonicador industrial UIP4000hdT (4000 W, 20 kHz) para a síntese de péptidos otimizada por ultrassons

Literatura / Referências