Katı Fazlı Peptit Sentezi – Sonikasyonla Daha Verimli
Katı Faz Peptit Sentezi (SPPS), peptit sentezi için yaygın bir yöntemdir. Ultrasonikasyon, katı faz peptit sentezini yoğunlaştırmak için güvenilir bir araçtır ve bu da daha yüksek verim, geliştirilmiş saflık, rasemizasyon ve önemli ölçüde hızlandırılmış reaksiyon hızı ile sonuçlanır. Hielscher Ultrasonics, peptit sentezi, bölünme ve çözme için çeşitli ultrasonik çözümler sunar.
Ultrasonik Katı Faz Peptit Sentezi
Ultrasonikasyon zaten organik sentezde yoğunlaştırıcı bir yöntem olarak yaygın bir şekilde uygulanmaktadır ve büyük ölçüde azaltılmış reaksiyon süreleri, daha yüksek verim, daha az yan ürün, başka yollarla elde edilemeyen yolların başlatılması ve / veya daha iyi seçicilik gibi avantajları ile iyi bilinmektedir. Sonikasyon peptit sentez reaksiyonlarına bağlandığında da büyük faydalar elde edilebilir. Araştırma sonuçları, ultrasonik destekli peptit sentezinin, kısa bir reaksiyon süresi içinde rasemizasyon olmadan, yüksek saflıkta optimize edilmiş peptit verimine ulaştığını göstermiştir.
- Yüksek peptit verimi
- Önemli ölçüde daha hızlı sentez
- Daha yüksek peptit saflığı
- Rasemizasyon yok
- Çeşitli peptitlerin paralel sentezi
- Herhangi bir hacme uyarlanabilir
Geliştirilmiş peptit sentezi için birkaç reaktör kabının düzgün sonikasyonu için ultrasonik cuphorn.
Merrifield katı faz peptid sentezini gösteren şema. Ultrasonikasyon, sentez reaksiyonunu hızlandırmak ve güçlendirmek amacıyla ve ayrıca sentezlenen peptidlerin reçineden ayrıştırılması için kullanılır.
Grafik: ©Conejos-Sanchez ve diğerleri, 2014)
| Araştırma | İncelenen Peptit(ler) | Tepki Süresi (Klasik ve US-SPPS Karşılaştırması) | Ham Saflık (Klasik ve ABD-SPPS Karşılaştırması) | Rasemizasyon ve Yan Reaksiyonlar | Önemli Noktalar |
|---|---|---|---|---|---|
| Wołczański ve ark. (2019) | Met-enkefalin, UB33-43-OCam, TAT48-60-NH2, B2m58-69-NH2, ACP65-74-NH2, β-endorfin | 600–1920 dakika → 48–284 dakika | $,2–q,3 → `,6–�,9 | Cys/His için, 70 °C’de bile herhangi bir etki gözlemlenmedi | ~7–12 kat daha hızlı sentez; özellikle TAT gibi agregasyona yatkın dizilerde önemli saflık iyileştirmeleri. |
| Silva ve ark. (2021) | Pep1 (12-mer), Pep2 (9-mer), Pep3 (25-mer) | >3515/365 dakika → ~250/85 dakika (Pep1/Pep2); Pep3: 347 dakika (sadece ABD) | s–84 → r–82 (Pep1/Pep2) | Test edilmemiştir; Pep2’de hafif bir saflık düşüşü gözlemlenmiştir | Pep1 için süre 14 kat kısaldı; ham verim önemli ölçüde arttı. |
| Merlino ve ark. (2019) | Model pentapeptitler, 44-mer’e kadar olan peptitler, “Zor diziler” (Aβ 1-42, ACP 65-74) | 60 dakika → 30 dakika (örnek) | � → � (model); termal ısıtmaya (~45°C) kıyasla önemli ölçüde daha yüksek | Cys/His enantiyomerlerinde belirgin bir artış gözlenmedi | Zorlu/topaklanma eğilimli diziler için son derece etkilidir; yüksek saflığı korurken reaktif fazlalığını azaltmaya olanak tanır. |
Ultrason ile Geliştirilmiş Katı Faz Peptit Sentezi
Katı Faz Peptit Sentezi (SPPS), amino asit türevlerinin çözünmeyen gözenekli bir destek üzerinde ardışık reaksiyonları yoluyla bir peptit zincirinin birleştirilmesine izin veren kimyasal bir reaksiyondur. Bununla birlikte, geleneksel katı faz peptit sentezi nispeten verimsiz ve yavaş bir işlemdir. Bu nedenle, peptit sentezinin ultrasonik yoğunlaştırılması, peptitlerin daha etkili ve hızlı bir sentezi için oldukça saygın bir araçtır.
Silva ve ark. (2021) karşılaştırmışlardır “klasik” ultrason destekli florilenmetoksikarbonil (Fmoc)-katı faz peptid sentezi (SPPS) (US) destekli SPPS, üç peptidin hazırlanmasına dayanmaktadır: fibroblast büyüme faktörü reseptörü 3 (FGFR3) spesifik peptid Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) ve yeni peptidler Pep2 (RQMATADEA-NH2) ile Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2).
ABD destekli SPPS, peptid birleşim süresinde, karşılaştırma grubuna kıyasla 14 kat (Pep1) ve 4 kat (Pep2) bir azalma sağladı. “klasik” yöntemi. İlginç bir şekilde, ultrason destekli SPPS, Pep1’i, “klasik” SPPS (s). Elde edilen önemli zaman tasarrufu ve yüksek ham peptid saflığı, araştırma ekibini, çok sayıda hidrofobik amino asit ve homooligo dizisi içeren büyük peptid Pep3’e ultrason destekli SPPS yöntemini uygulamaya yöneltmiştir. Dikkat çekici bir şekilde, bu 25-mer peptidin sentezi, orta düzeyde bir saflıkta (yaklaşık I) 6 saatten daha kısa bir sürede (347 dakika) gerçekleştirildi.
Ultrasonik ajitasyon kullanarak katı faz peptit sentezi yoluyla daha hızlı peptit sentezi.
(Çalışma ve analiz: Wołczański ve ark., 2019)
Merlino ve ark. (2019) ayrıca, Fmoc tabanlı katı faz peptid sentezi üzerindeki ultrasonik etkilerle ilgili kapsamlı bir çalışma yürütmüşlerdir; bu çalışma, malzeme ve reaksiyon süresinde dikkate değer bir tasarruf sağlayarak farklı biyolojik olarak aktif peptidlerin (44-mer’e kadar) sentezine olanak tanımıştır. Araştırmacılar, ultrasoniklemenin ana yan reaksiyonları şiddetlendirmediğini ve aşağıdaki özelliklere sahip peptitlerin sentezini iyileştirdiğini göstermişlerdir: “Zor diziler”, ultrasonik olarak teşvik edilen katı faz peptit sentezini (US-SPPS) mevcut yüksek verimli peptit sentetik stratejileri arasına yerleştirmek.
Peptitlerin ultrasonik (sonik) sentezi için yüksek performanslı sistemlerin mevcudiyeti, önemli ölçüde geliştirilmiş sentez oranlarına ve ham ürünlerin saflığının artmasına izin verir. (bkz. Wołczański ve diğerleri, 2019)
Rasemizleşmenin araştırılması. Oda sıcaklığında klasik yaklaşım kullanılarak manuel olarak sentezlenen model peptitlerin önemli 1H NMR spektrumlarının yüksek sıcaklıkta ultrasonik yöntemle karşılaştırılması. His ve Cys α-protonlarının ve Acm'nin metilen grubunun (sol paneller), Val'in ɣ-metil protonlarının (sağ paneller) kimyasal kaymaları, 70 ° C'de sonikasyonun rasemizizasyona neden olmadığını göstermektedir.
(Çalışma ve analiz: Wołczański ve ark., 2019)
Peptitlerin Ultrasonik Bölünmesi
Katı faz peptit sentezinden (SPPS) sonra, sentezlenen peptitler polimerik reçinelerden ayrılmalıdır. Bu adım aynı zamanda korumanın kaldırılması olarak da bilinir. Reçineden peptit bölünmesi için yaygın çalkalama ve ultrasonikasyon karşılaştırıldığında, çalkalama yöntemi yaklaşık 1 saat gerektirirken, ultrasonik bölünme 15 ila 20 dakika içinde gerçekleştirilebilir. Ultrasonik peptit bölünmesi, benzilik ester bağları yoluyla polistiren reçinelere bağlı korunan amino asitlerin ve peptitlerin bölünmesine uygulanabilir.
Polistiren reçineden peptitlerin ultrasonik bölünmesi, hızlı bir prosedür içinde, rasemizasyon olmadan, yüksek saflıkta yüksek peptit verimi verir.
(çalışma ve grafik: ©Anuradha ve Ravindranath, 1995)
Geliştirilmiş ve hızlandırılmış peptit sentezi için ultrasonik olarak çalkalanmış reaktör. Resimde şunlar gösterilmektedir: ultrasonikatör UP200St karıştırılmış bir cam reaktörde.
Peptit Sentezi için Yüksek Performanslı Ultrasonikatörler
Hielscher Ultrasonics, doğrudan ve dolaylı sonikasyon için çeşitli ultrasonik çözümler sunar. Güçlü ve hassas bir şekilde kontrol edilebilen ultrasonik işlemciler, reaksiyon kabına tam olarak doğru miktarda ultrason enerjisi sağlar. Sentez kabı olarak şırıngalar, tüpler, çok kuyulu plakalar veya cam reaktörler kullanın, Hielscher Ultrasonics, peptit uygulamanız için en uygun ultrasonicator'ı sunar.
- özelleştirilmiş peptitler
- Büyük ölçekli peptit üretimi
- peptit kütüphaneleri
Birçok peptit sentezi şırıngalarda gerçekleştirilir (örneğin, fritlenmiş şırınga reaktörleri). Hielscher'ın ultrasonik şırınga karıştırıcısı, ultrason dalgalarını şırınga duvarından sıvıya bağlayan peptit çözeltisini sonikleştirir. Ultrasonik şırınga karıştırıcı, peptitlerin ultrasonik destekli sentezi için en popüler ultrasonik çözümlerden biridir.
Ultrasonik cuphorn, 5 adede kadar reaktör kabını sonikasyon yapmak için uygun bir araçtır, VialTweeter ise on adede kadar reaksiyon tüpü ve ayrıca kelepçeli aksesuar ile beş büyük kabı tutabilir.
Merrifield veya Kamysz katı faz reaktörleri gibi diğer reaktör türleri ile diğer polipropilen veya borosilikat kaplar ve reaktörler için Hielscher, özel olarak tasarlanmış kelepçeli montaj veya flanşlı, dolaylı ve doğrudan sonikasyon uygulamalarına uygun sonikatörler sunmaktadır.
Elbette, örneğin çözelti fazı sentezi için kullanılan daha büyük karıştırmalı cam reaktörler, her boyutta ultrasonik problarla (diğer adıyla sonotrodlar veya ultrasonik boynuzlar) kolayca donatılabilir.
- Çeşitli ultrasonicator türleri
- Doğrudan ve dolaylı sonikasyon
- Hassas yoğunluk kontrolü
- Hassas sıcaklık kontrolü
- sürekli veya darbeli ultrason
- Akıllı özellikler, programlanabilir cihazlar
- Herhangi bir cilt için kullanılabilir
- Doğrusal ölçeklenebilirlik
Çok kuyulu/mikrotiter plakalarda katı faz peptid sentezi için UIP400MTP ideal cihazdır. Ultrasonik kavitasyon, üstün kütle transferi ve sentez reaksiyonu sağlamak üzere çok sayıda numune kuyusuna dolaylı olarak ve eşit bir şekilde aktarılır. Aşağıdaki videoyu izleyerek UIP400MTP mikroplaka sonikatörü çalışırken!
Bizimle İletişime Geçin! / Bize Sor!
Hielscher Ultrasonics, laboratuvar, pilot ve endüstriyel ölçekte karıştırma uygulamaları, dispersiyon, emülsifikasyon ve ekstraksiyon için yüksek performanslı ultrasonik homojenizatörler üretmektedir.
Ultrasonik Peptit Sentezi Hakkında Bilinmesi Gerekenler
Peptitler nedir?
Peptitler, çoklu amino asitlerin peptit bağları olarak adlandırılan amid bağları yoluyla bağlandığı bileşiklerdir. Karmaşık yapılara bağlandığında – Tipik olarak 50 veya daha fazla amino asitten oluşan bu büyük peptit yapılarına proteinler denir. Peptitler yaşamın önemli bir yapı taşıdır ve vücutta çok sayıda işlevi yerine getirir.
Peptit Sentezi Nasıl İşler?
Organik kimya, moleküler biyoloji ve yaşam bilimlerinde peptit sentezi, peptit üretme sürecidir. Peptitler, bir amino asidin karboksil grubunun başka bir amino asidin amino grubuna yoğunlaşma reaksiyonu yoluyla kimyasal olarak sentezlenir. Koruma grupları (ayrıca koruyucu gruplar) stratejileri genellikle çeşitli amino asit yan zincirleri ile istenmeyen yan reaksiyonları önlemek için kullanılır.
Kimyasal (in vitro) peptit sentezi çoğunlukla gelen amino asidin (C-terminali) karboksil grubunu büyüyen peptit zincirinin N-terminaline bağlayarak başlar. Bu C-to-N sentezinin aksine, canlı organizmalardaki uzun peptitlerin doğal protein biyosentezi ters yönde gerçekleşir. Bu, biyosentezde, gelen amino asidin N-terminalinin, protein zincirinin C-terminaline (N-C) bağlı olduğu anlamına gelir.
Peptit sentezi için çoğu araştırma ve geliştirme protokolü katı faz yöntemlerine dayanırken, çözelti faz sentez yöntemleri peptitlerin büyük ölçekli endüstriyel üretiminde bulunabilir.
Peptit sentezinde güncel teknik gelişmeler nelerdir?
SUS-SPPS (Sürdürülebilir Ultrason Destekli SPPS) Bu yöntemin, işlemi her döngüde sadece iki adıma (birleştirilmiş bağlama/kapama/koruma kaldırma + tek yıkama) indirdiği ve böylece çözücü tüketimini ve süreyi önemli ölçüde azalttığı gösterilmiştir. (bkz. Mottola ve ark., 2025)
Ultrasonik destekli TAPS Toplam sentezlerde (örneğin, lipobaktin) başarısı kanıtlanmış, yeni ortaya çıkan bir bileşimdir ve API üretimi için CDMO’lar tarafından araştırılmaktadır.
Ultrason destekli TAGGING peptid sentezinin avantajlarını keşfedin!
sürekli işleme daha da geliştirilmesi amacıyla incelenmektedir – silile etiket destekli sürekli tek kaplı sentez platformları tanımlanmıştır.
Bu alan, yeşil kimya ilkeleri doğrultusunda ilerlemektedir; ultrason ve TAPS, hem çözücü kullanımının azaltılmasına, hem reaktif yükünün düşürülmesine, hem de sürdürülebilirliğin artırılmasına katkıda bulunmaktadır.
Literatür / Referanslar
- 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, yüksek performanslı ultrasonik homojenizatörler üretmektedir. laboratuvar Hedef endüstriyel boyut.