Sinteza e Peptideve në Fazë të Ngurtë – Më Efikase me Sonikimin
Sinteza e Peptideve në Fazën e Ngurtë (SPPS) është metoda e zakonshme për sintezën e peptideve. Ultratingulli është një mjet i besueshëm për të intensifikuar sintezën e peptideve të fazës së ngurtë duke rezultuar në rendimente më të larta, pastërti të përmirësuar, pa racemizim dhe shpejtësi të reagimit të përshpejtuar ndjeshëm. Hielscher Ultrasonics ofron zgjidhje të ndryshme tejzanor për sintezën, ndarjen dhe shpërbërjen e peptideve.
Sinteza Ultrasonike e Peptidit në Fazë të Ngurtë
Ultratingulli tashmë është aplikuar gjerësisht si metodë intensifikimi në sintezën organike dhe është i njohur për avantazhet e tij si reduktimi drastik i kohës së reagimit, rendimentet më të larta, më pak nënprodukte, fillimi i rrugëve, të cilat nuk mund të arriheshin në mënyra të tjera, dhe/ose selektivitet më i mirë. Përfitime të mëdha mund të merren gjithashtu, kur sonikimi shoqërohet në reaksionet e sintezës së peptideve. Rezultatet e hulumtimit kanë treguar se sinteza e peptideve të asistuara në mënyrë ultrasonike arrin rendiment të optimizuar të peptideve me pastërti të lartë, pa racemizim brenda një kohe të shkurtër reagimi.
- Rendimente të larta të peptideve
- Sintezë dukshëm më e shpejtë
- Pastërti më e lartë e peptideve
- Asnjë racemizim
- Sinteza paralele e peptideve të ndryshme
- I disponueshëm për çdo volum
Kupa tejzanor për sonikimin uniform të disa enëve të reaktorëve për sintezën e përmirësuar të peptideve.
Grafik që tregon sintezën e peptidit në fazë të ngurtë të Merrifield. Ultrasonikimi përdoret për të promovuar dhe përforcuar reaksionin e sintezës si dhe për ndarjen e peptideve të sintetizuara nga rrëshira.
Grafiku: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)
| Studim | Peptidet(e) të Studijuara | Koha e Reaksionit (Klasik vs US-SPPS) | Pastrimi i Papërpunuar (Klasik vs US-SPPS) | Racemizimi dhe Reaksionet Anësore | Pikat Kryesore |
|---|---|---|---|---|---|
| Wołczański et al. (2019) | Met-enkephalin, UB33-43-OCam, TAT48-60-NH2, B2m58-69-NH2, ACP65-74-NH2, β-endorphin | 600–1920 min → 48–284 min | 24.2–71.3% → 60.6–89.9% | Asnjë e vërejtur për Cys/His, edhe në 70°C | ~7–12 herë sintezë më e shpejtë; përmirësime të mëdha në pastërti, veçanërisht për sekuencat që priren ndaj agregimit si TAT. |
| Silva et al. (2021) | Pep1 (12-mer), Pep2 (9-mer), Pep3 (25-mer) | >3515/365 min → ~250/85 min (Pep1/Pep2); Pep3: 347 min (vetëm në SHBA) | 73–84% → 72–82% (Pep1/Pep2) | Nuk është testuar; një rënie e lehtë e pastërtisë në Pep2 e vërejtur | 14 herë reduktim kohe për Pep1; rendimentet e naftës së papërpunuar u rritën ndjeshëm. |
| Merlino et al. (2019) | Pentapeptidet e modelit, peptidet deri në 44-mer, “sekuenca të vështira” (Aβ 1-42, ACP 65-74) | 60 min → 30 min (modeli) | 84% → 93% (modeli); dukshëm më i lartë se ngrohja termike (~45°C) | Nuk ka rritje të rëndësishme për Cys/enantiomerët e tij | Shumë efektiv për sekuenca të vështira/të prirura për agregim; lejon reduktimin e tepricës së reagentit duke ruajtur pastërtinë e lartë. |
Sinteza e peptideve në fazë të ngurtë është përmirësuar me ultratinguj
Sinteza e Peptideve të Fazës së Ngurtë (SPPS) është një reaksion kimik që lejon montimin e një zinxhiri peptid përmes reaksioneve të njëpasnjëshme të derivateve të aminoacideve në një mbështetje poroze të patretshme. Sidoqoftë, sinteza tradicionale e peptideve në fazën e ngurtë është një proces relativisht joefikas dhe i ngadaltë. Prandaj, intensifikimi tejzanor i sintezës së peptideve është një mjet shumë i vlerësuar për një sintezë më efikase dhe më të shpejtë të peptideve.
Silva et al. (2021) krahasuar “klasike” sintezë peptidike në fazë të ngurtë fluorenilmetoksikarbonil (Fmoc) (SPPS) me SPPS të ndihmuar nga ultratingulli (US) bazuar në përgatitjen e tre peptideve, konkretisht peptidit specifik për receptorin e faktorëve të rritjes fibroblast 3(FGFR3) Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) dhe peptideve të reja Pep2 (RQMATADEA-NH2) dhe Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2).
SPPS i ndihmuar nga SHBA çoi në një reduktim kohor 14-fish (Pep1) dhe 4-fish (Pep2) në montimin e peptideve krahasuar me “klasike” Metodë. Në mënyrë interesante, SPPS i asistuar me ultratinguj dha Pep1 në pastërti më të lartë (82%) se “klasike” SPPS (73%). Reduktimi i ndjeshëm i kohës së kombinuar me pastërtinë e lartë të peptidit të papërpunuar të arritur nxiti ekipin kërkimor të aplikonte SPPS të asistuar nga SHBA në peptidin e madh Pep3, i cili shfaq një numër të lartë aminoacidesh hidrofobike dhe sekuencash homooligo. Në mënyrë të habitshme, sinteza e këtij peptidi 25-mer u arrit brenda më pak se 6 orësh (347 min) me pastërti të moderuar (rreth 49%).
Sintezë më e shpejtë e peptideve nëpërmjet sintezës së peptideve në fazë të ngurtë duke përdorur agjitacion tejzanor.
(Studim dhe analizë: Wołczański et al., 2019)
Merlino et al. (2019) gjithashtu kryen një studim gjithëpërfshirës mbi efektet ultrasonike në sintezën e peptideve në fazë të ngurtë bazuar në Fmoc, që lejoi sintezën e peptideve të ndryshme biologjikisht aktive (deri në 44-mer), me një kursim të jashtëzakonshëm të materialit dhe kohës së reagimit. Ata demonstruan se ultrasonikimi nuk përkeqësonte reaksionet anësore kryesore dhe përmirësonte sintezën e peptideve të pajisura me “sekuenca të vështira”, duke vendosur sintezën e peptideve në fazën e ngurtë të promovuar me ultratinguj (US-SPPS) midis strategjive aktuale sintetike të peptideve me efikasitet të lartë.
Disponueshmëria e sistemeve me performancë të lartë për sintezën ultrasonike (sonike) të peptideve mundëson përmirësime të ndjeshme të normave të sintezës dhe një rritje të pastërtisë së produkteve të papërpunuara. (krh. Wołczański et al., 2019)
Hetimi i racemizimit. Krahasimi i spektrave të rëndësishëm 1H NMR të modeleve të peptideve të sintetizuara manualisht duke përdorur metodën klasike në temperaturën e dhomës kundrejt metodës tejzanor në temperaturë të ngritur. Zhvendosjet kimike të α-protoneve His dhe Cys dhe grupi metilen i Acm (panelet majtas), protonet ɣ-metil të Val (panelet djathtas) tregojnë se sonikimi në 70°C nuk shkakton racemizim.
(Studim dhe analizë: Wołczański et al., 2019)
Ndarja tejzanor e peptideve
Pas sintezës së peptideve në fazën e ngurtë (SPPS), peptidet e sintetizuara duhet të shkëputen nga rrëshirat polimerike. Ky hap njihet edhe si dembrojtje. Kur krahasohen tundja e zakonshme dhe ultratingulli për ndarjen e peptideve nga rrëshira, metoda e tundjes kërkon përafërsisht. 1 orë, ndërsa ndarja me ultratinguj mund të realizohet në 15 deri në 20 minuta. Ndarja e peptideve tejzanor mund të aplikohet në ndarjen e aminoacideve të mbrojtura dhe peptideve të lidhura me rrëshirat e polistirenit përmes lidhjeve esterike benzilike.
Ndarja tejzanor e peptideve nga rrëshira e polistirenit jep rendimente të larta të peptideve në pastërti të lartë, pa racemizim, brenda një procedure të shpejtë.
(studim dhe grafik: ©Anuradha dhe Ravindranath, 1995)
Reaktor i trazuar tejzanor për sintezë të përmirësuar dhe të përshpejtuar të peptideve. Fotografia tregon ultrasonikator UP200St në një reaktor qelqi të trazuar.
Ultrasonikë me performancë të lartë për sintezën e peptideve
Hielscher Ultrasonics ofron zgjidhje të ndryshme tejzanor për sonikacion direkt dhe indirekt. Procesorët tejzanor të fuqishëm dhe të kontrollueshëm saktësisht furnizojnë sasinë e duhur të energjisë së ultrazërit në enën e reagimit. Pavarësisht nëse përdorni shiringa, tuba, pllaka me shumë puse ose reaktorë qelqi si enë sinteze, Hielscher Ultrasonics ofron ultrasonikatorin më të përshtatshëm për aplikimin tuaj peptid.
- peptide të personalizuara
- prodhimi i peptideve në shkallë të gjerë
- bibliotekat e peptideve
Shumë sinteza peptide kryhen në shiringa (p.sh., reaktorë me shiringa të pjekura). Përzierësi i shiringës tejzanor i Hielscher sonikon tretësirën peptide që bashkon valët e ultrazërit përmes murit të shiringës në lëng. Përzierësi i shiringës tejzanor është një nga zgjidhjet më të njohura tejzanor për sintezën e peptideve me ndihmën e ultrazërit.
Kupa tejzanor është një mjet i përshtatshëm për të bërë sonikim deri në 5 enë reaktorësh, ndërsa VialTweeter mund të mbajë deri në dhjetë tuba reagimi plus pesë enë më të mëdha përmes aksesorit me kapëse.
Për lloje të tjera reaktorësh si reaktori Merrifield ose Kamysz me fazë të ngurtë dhe enë dhe reaktorë të tjerë polipropileni ose borosilikat, Hielscher ofron sonikatorë për sonikim indirekt dhe indirekt me montim të personalizuar clamp-on ose flange.
Natyrisht, reaktorët më të mëdhenj të qelqit të përzier, p.sh. për sintezën e fazës së zgjidhjes, mund të pajiset lehtësisht me sonda tejzanor (a.k.a. sonotrodes ose brirë tejzanor) të çdo madhësie.
- Llojet e ndryshme të ultrazërit
- sonikacion direkt dhe indirekt
- kontroll i saktë i intensitetit
- kontroll i saktë i temperaturës
- ultratinguj të vazhdueshëm ose pulsues
- funksione inteligjente, pajisje të programueshme
- në dispozicion për çdo vëllim
- shkallëzueshmëria lineare
Për sintezën e peptidit në fazë të ngurtë në plate shumë-sumore/mikrotiter, UIP400MTP është pajisja ideale. Kavitacioni ultrasonik lidhet në mënyrë indirekte në mënyrë të njëtrajtshme me shumë pushtet mostërash për transferim masiv dhe reaksion sintetik më të mirë. Shiko videon më poshtë për të parë sonikatorin e mikroplate UIP400MTP në veprim!
Na kontaktoni! / Na pyesni!
Hielscher Ultrasonics prodhon homogjenizues tejzanor me performancë të lartë për përzierjen e aplikimeve, shpërndarjen, emulsifikimin dhe nxjerrjen në shkallë laboratorike, pilot dhe industriale.
Fakte të Rëndësishme për të Ditur rreth Sintezës së Peptideve me Ultratinguj
Çfarë janë Peptidet?
Peptidet janë komponime ku aminoacide të shumta janë të lidhura nëpërmjet lidhjeve amide, të ashtuquajturat lidhje peptide. Kur lidhet në struktura komplekse – që zakonisht përbëhen nga 50 ose më shumë aminoacide - këto struktura të mëdha peptide quhen proteina. Peptidet janë një bllok themelor ndërtues i jetës dhe përmbushin funksione të shumta në trup.
Si Funksionon Sinteza e Peptideve?
Në kiminë organike, biologjinë molekulare dhe shkencën e jetës, sinteza e peptideve është procesi i prodhimit të peptideve. Peptidet sintetizohen kimikisht nëpërmjet reaksionit të kondensimit të grupit karboksil të një aminoacidi në grupin amino të një aminoacidi tjetër. Strategjitë e grupeve mbrojtëse (gjithashtu grupet mbrojtëse) përdoren zakonisht për të shmangur reaksionet anësore të padëshiruara me zinxhirët e ndryshëm anësor të aminoacideve.
Sinteza kimike (in-vitro) e peptideve më së shpeshti fillon duke bashkuar grupin karboksil të aminoacidit hyrës (C-terminus) me fundin N të zinxhirit peptid në rritje. Në kundërshtim me këtë sintezë C-to-N, biosinteza e proteinave natyrore të peptideve të gjata në organizmat e gjallë ndodh në drejtim të kundërt. Kjo do të thotë se në biosintezë, fundi N i aminoacidit në hyrje është i lidhur me fundin C të zinxhirit proteinik (N-në-C).
Shumica e protokolleve të kërkimit dhe zhvillimit për sintezën e peptideve bazohen në metodat e fazës së ngurtë, ndërsa metodat e sintezës së fazës së zgjidhjes mund të gjenden në prodhimin industrial në shkallë të gjerë të peptideve.
Cila është Gjendja Aktualë e Artit në Sintezën e Peptideve?
SUS-SPPS (SPPS e Ndihmuar nga Ultratinguj e Qëndrueshme) është demonstruar se redukton procesin në vetëm dy hapa për cikël (bashkim/kapje/deprotektim i kombinuar + larje e vetme), duke reduktuar ndjeshëm konsumin dhe kohën e tretësit. (krahaso me Mottola et al., 2025)
TAPS i ndihmuar nga Ultratinguj është një kombinim në zhvillim me sukses të treguar në sintetizat totale (p.sh., lipobaktin) dhe po eksperimenton nga CDMO-të për prodhimin e API-ve.
Zbuloni avantazhet e sintezës peptidike të TAGGING-ut me ndihmën e ultrazërit!
përpunim i vazhdueshëm po shqyrtohet si një përmirësim i mëtejshëm – janë përshkruar platformat e sintezës së vazhdueshme një-tava me ndihmën e tag-eve të sililizuar.
Fusha po lëviz drejt parimeve të kimiqës së gjelbër, me ultrazërin dhe TAPS që të dy kontribuojnë në uljen e përdorimit të tretësve, ngarkesën më të ulët të reagentëve dhe qëndrueshmërinë e përmirësuar.
Literatura / Referencat
- 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.
- Salvatore Mottola, Alessandra Del Bene, Vincenzo Mazzarella, Roberto Cutolo, Ida Boccino, Francesco Merlino, Sandro Cosconati, Salvatore Di Maro, Anna Messere (2015): Sustainable Ultrasound-Assisted Solid-Phase peptide synthesis (SUS-SPPS): Less Waste, more efficiency. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 114, 2025.
- 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.
Hielscher Ultrasonics prodhon homogjenizues tejzanor me performancë të lartë nga laboratori te madhësia industriale.