Síntese ultrassónica de péptidos com a técnica TAGGING

A síntese de péptidos é um pilar da I+D farmacêutica, mas os métodos convencionais – síntese de péptidos em fase sólida (SPPS) e acoplamento clássico em fase de solução – continuam a exigir muito trabalho, a desperdiçar reagentes e a ser difíceis de ampliar à escala de produção. Surgiu uma alternativa mais eficiente que combina duas estratégias ortogonais: a técnica TAGGING (grupo de ancoragem temporária) para a construção de péptidos em fase de solução e o processamento ultrassónico (sonoquímico) para acelerar as etapas de acoplamento, desproteção e tratamento pós-reação. Em conjunto, permitem produzir péptidos terapêuticos desde a escala de gramas até à produção em grandes quantidades – como o lipopéptido antibiótico/anticancerígeno lipobactin – com elevada pureza, menores exigências de purificação e um número drasticamente inferior de operações manuais.

Quais são as vantagens da síntese ultrassónica de péptidos?

• Economia da fase de solução: As reações decorrem em solução, com um consumo de aminoácidos significativamente inferior ao da síntese de péptidos em fase sólida
• Purificação por filtração: O péptido ligado ao TAG precipita em solventes polares, pelo que os intermediários são isolados por simples filtração – sem necessidade de cromatografia em coluna nem de caracterização em cada etapa.
• Enorme redução do trabalho necessário: A eliminação de purificação intermédia e verificações espectrais poupa um número substancial de horas de trabalho ao longo de uma campanha de síntese completa.
• Aceleração sonoquímica: A sonicação encurta 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 construção final de lipobactin decorrem com elevado rendimento; a desproteção global fornece o produto-alvo com um rendimento de ~83 %.
• Aptidão para produção em grandes quantidades: A técnica TAGGING é explicitamente descrita como permitindo a preparação de péptidos em grandes quantidades com a máxima pureza, constituindo uma via prática para obter quantidades em gramas e quilogramas de lipopéptidos com importância terapêutica.
• Compatibilidade total com os métodos: A abordagem é totalmente compatível com a SPPS convencional e com a química em fase de solução, pelo que as estratégias de grupos protetores existentes (Fmoc, Alloc, Pbf, tBu) e os agentes de acoplamento (T3P, HATU, COMU, DIC/DMAP) podem ser utilizados sem alterações.

O que é a técnica TAGGING?

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

• Após cada acoplamento ou desproteção, o péptido ligado ao TAG é recuperado como sólido por simples filtração ou precipitação em meios polares/antissolventes, enquanto as impurezas solúveis e os subprodutos são removidos por lavagem.
• Como o péptido permanece ligado ao ligando de ligação, a cromatografia em coluna e a caracterização completa de cada intermediário são em grande parte eliminadas, poupando tempo e esforço humano significativos.
• As reações podem decorrer em fase de solução, utilizando muito menos aminoácidos do que a SPPS, e o produto final é libertado por clivagem do grupo TAG perto do fim da síntese.

 
Para lipobactin, a retrossíntese utilizou três fragmentos – Fmoc-Ala-Arg-TAG, Alloc-Thr(Ile-Fmoc)-OH e o fragmento lipídico C₁₁H₂₃CONH-Ile-Ser(OᵗBu)-OH – acoplados por 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 lipobactin assistida por TAG é acelerada pela sonicação.
(Estudo: Ramya et al., 2025)

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

A ultrassonicação é utilizada para intensificar e encurtar as principais etapas em fase de solução. Na síntese de lipobactin descrita por Ramya et al. (2025), a sonicação é aplicada a:

Como a química TAG já fornece intermediários sob a forma de sólidos filtráveis, a ultrassonicação e a técnica TAGGING são complementares: os ultrassons aceleram a transferência de massa, a mistura e a cinética reacional, enquanto a âncora mantém o péptido como um sólido recuperável, permitindo um fluxo de trabalho limpo com pouca necessidade de cromatografia.

Ampliação fácil à escala de produção de péptidos de elevada pureza com sonicação

Um desafio frequente na passagem dos processos de produção de péptidos e de fármacos peptídicos da bancada para a produção é preservar o efeito sonoquímico em volumes maiores e em fluxo contínuo. A Hielscher responde a este desafio com uma gama contínua de processadores ultrassónicos, desde a escala laboratorial até à escala totalmente industrial, que fornecem potência validada e reprodutível e controlo documentado do processo.
 

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

Bibliografia / Referências

• 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.