Qattiq fazali peptid sintezi – ultratovush bilan ishlov berish yordamida samaraliroq
Qattiq fazali peptid sintezi (SPPS) peptid sintezining keng tarqalgan usulidir. Ultratovush bilan ishlov berish qattiq fazali peptid sintezini jadallashtirish uchun ishonchli vosita boʻlib, yuqoriroq unum, yaxshilangan tozalik, ratsemizatsiyaning yoʻqligi va reaksiya tezligining sezilarli darajada oshishini taʼminlaydi. Hielscher Ultrasonics peptidlarni sintez qilish, ajratib olish va eritish uchun turli ultratovushli yechimlarni taklif etadi.
Ultratovush yordamida qattiq fazali peptid sintezi
Ultratovush bilan ishlov berish organik sintezda jadallashtirish usuli sifatida allaqachon keng qoʻllanilmoqda va reaksiya vaqtining keskin qisqarishi, yuqoriroq unum, kamroq yon mahsulotlar, boshqa yoʻllar bilan amalga oshirib boʻlmaydigan reaksiya yoʻllarining boshlanishi va/yoki yaxshiroq selektivlik kabi afzalliklari bilan yaxshi tanilgan. Peptid sintezi reaksiyalariga ultratovush bilan ishlov berish qoʻshilganda ham katta foyda olish mumkin. Tadqiqot natijalari ultratovush yordamidagi peptid sintezi qisqa reaksiya vaqti ichida ratsemizatsiyasiz, yuqori tozalikdagi peptidlarning optimallashtirilgan unumiga erishishini koʻrsatdi.
- Peptidlarning yuqori unumi
- Sezilarli darajada tezroq sintez
- Peptidlarning yuqoriroq tozaligi
- Ratsemizatsiya yoʻq
- Turli peptidlarning parallel sintezi
- Istalgan hajmgacha masshtablash mumkin
Peptid sintezini yaxshilash uchun bir nechta reaktor idishiga bir tekis ultratovush bilan ishlov beradigan ultratovushli cuphorn.
Merrifield qattiq fazali peptid sintezini koʻrsatuvchi tasvir. Ultratovush bilan ishlov berish sintez reaksiyasini ragʻbatlantirish va kuchaytirish, shuningdek, sintez qilingan peptidlarni smoladan ajratib olish uchun qoʻllaniladi.
Tasvir: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)
| Tadqiqot | Oʻrganilgan peptid(lar) | Reaksiya vaqti (klassik usul va US-SPPS) | Tozalanmagan mahsulot tozaligi (klassik usul va US-SPPS) | Ratsemizatsiya va yon reaksiyalar | Asosiy xulosalar |
|---|---|---|---|---|---|
| Wołczański et al. (2019) | Met-enkefalin, UB33-43-OCam, TAT48-60-NH2, B2m58-69-NH2, ACP65-74-NH2, β-endorfin | 600–1920 min → 48–284 min | 24,2–71,3% → 60,6–89,9% | Cys/His uchun hatto 70°C da ham kuzatilmadi | ~7–12x tezroq sintez; tozalikning katta darajada yaxshilanishi, ayniqsa TAT kabi agregatsiyaga moyil ketma-ketliklar uchun. |
| Silva et al. (2021) | Pep1 (12-mer), Pep2 (9-mer), Pep3 (25-mer) | >3515/365 min → ~250/85 min (Pep1/Pep2); Pep3: 347 min (faqat US) | 73–84% → 72–82% (Pep1/Pep2) | Tekshirilmagan; Pep2 tozaligining biroz pasayishi qayd etilgan | Pep1 uchun vaqtning 14x qisqarishi; tozalanmagan mahsulot unumi sezilarli darajada oshdi. |
| Merlino et al. (2019) | Model pentapeptidlar, 44-mer gacha boʻlgan peptidlar, «murakkab ketma-ketliklar» (Aβ 1-42, ACP 65-74) | 60 min → 30 min (model) | 84% → 93% (model); termik qizdirishdagidan (~45°C) sezilarli darajada yuqori | Cys/His enantiomerlari uchun sezilarli ortish yoʻq | Murakkab/agregatsiyaga moyil ketma-ketliklar uchun juda samarali; yuqori tozalikni saqlagan holda reagentlarning ortiqcha miqdorini kamaytirish imkonini beradi. |
Ultratovush bilan yaxshilangan qattiq fazali peptid sintezi
Qattiq fazali peptid sintezi (SPPS) erimaydigan gʻovak tashuvchida aminokislota hosilalarining ketma-ket reaksiyalari orqali peptid zanjirini yigʻish imkonini beradigan kimyoviy reaksiyadir. Biroq anʼanaviy qattiq fazali peptid sintezi nisbatan samarasiz va sekin jarayondir. Shu sababli peptid sintezini ultratovush yordamida jadallashtirish peptidlarni samaraliroq va tezroq sintez qilish uchun yuqori baholanadigan vositadir.
Silva et al. (2021) uchta peptid, yaʼni fibroblast oʻsish omili retseptori 3(FGFR3) uchun spetsifik Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) peptidi hamda yangi Pep2 (RQMATADEA-NH2) va Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2) peptidlarini tayyorlash asosida «klassik» fluorenilmetoksikarbonil (Fmoc) asosidagi qattiq fazali peptid sintezini (SPPS) ultratovush (US) yordamidagi SPPS bilan taqqosladi.
US yordamidagi SPPS «klassik» usulga nisbatan peptidni yigʻish vaqtining 14 baravar (Pep1) va 4 baravar (Pep2) qisqarishiga olib keldi. Qizigʻi shundaki, ultratovush yordamidagi SPPS orqali olingan Pep1 tozaligi (82%) «klassik» SPPS orqali olinganidan (73%) yuqoriroq boʻldi. Vaqtning sezilarli qisqarishi va olingan tozalanmagan peptidning yuqori tozaligi tadqiqot guruhini US yordamidagi SPPS ni koʻp sonli gidrofob aminokislotalar va gomooligomer ketma-ketliklarga ega yirik Pep3 peptidiga qoʻllashga undadi. Eʼtiborlisi, ushbu 25-mer peptidning sintezi 6 soatdan kam vaqt ichida (347 min) oʻrtacha tozalikda (taxminan 49%) amalga oshirildi.
Ultratovushli aralashtirishdan foydalanadigan qattiq fazali peptid sintezi orqali tezroq peptid sintezi.
(Tadqiqot va tahlil: Wołczański et al., 2019)
Merlino et al. (2019) ham ultratovushning Fmoc asosidagi qattiq fazali peptid sinteziga taʼsirini keng qamrovli oʻrgandi; bu turli biologik faol peptidlarni (44-mer gacha) material va reaksiya vaqtini sezilarli darajada tejagan holda sintez qilish imkonini berdi. Ular ultratovush bilan ishlov berish asosiy yon reaksiyalarni kuchaytirmaganini va «murakkab ketma-ketliklar»ga ega peptidlar sintezini yaxshilaganini koʻrsatdi; shu tariqa ultratovush yordamida jadallashtirilgan qattiq fazali peptid sintezi (US-SPPS) hozirgi yuqori samarali peptid sintezi strategiyalari qatoriga kiradi.
Peptidlarni ultratovush yordamida sintez qilish uchun yuqori unumdor tizimlarning mavjudligi sintez tezliklarini sezilarli darajada yaxshilash va xom mahsulotlar tozaligini oshirish imkonini beradi. (qarang: Wołczański et al., 2019)
Ratsemizatsiyani oʻrganish. Xona haroratida klassik yondashuv bilan va yuqori haroratda ultratovushli usul bilan qoʻlda sintez qilingan model peptidlarning muhim 1H NMR spektrlarini taqqoslash. His va Cys α-protonlari hamda Acm metilen guruhining (chap panellar), Val ɣ-metil protonlarining (oʻng panellar) kimyoviy siljishlari 70°C da ultratovush bilan ishlov berish ratsemizatsiyaga sabab boʻlmasligini koʻrsatadi.
(Tadqiqot va tahlil: Wołczański et al., 2019)
Peptidlarni ultratovush yordamida ajratib olish
Qattiq fazali peptid sintezidan (SPPS) soʻng sintez qilingan peptidlar polimer smolalardan ajratib olinishi kerak. Bu bosqich himoya guruhlarini olib tashlash deb ham ataladi. Peptidlarni smoladan ajratib olishda oddiy chayqatish va ultratovush bilan ishlov berish taqqoslanganda, chayqatish usuli taxminan 1 soat talab qiladi, ultratovush yordamida ajratib olish esa 15 dan 20 min gacha vaqtda bajarilishi mumkin. Peptidlarni ultratovush yordamida ajratib olish polistirol smolalariga benzil efir bogʻlari orqali biriktirilgan himoyalangan aminokislotalar va peptidlarni ajratib olish uchun qoʻllanilishi mumkin.
Peptidlarni polistirol smolasidan ultratovush yordamida ajratib olish tezkor jarayon davomida ratsemizatsiyasiz, yuqori tozalikdagi peptidlarning yuqori unumini taʼminlaydi.
(tadqiqot va tasvir: ©Anuradha and Ravindranath, 1995)
Peptid sintezini yaxshilash va tezlashtirish uchun ultratovush bilan aralashtiriladigan reaktor. Rasmda UP200St ultratovush qurilmasi aralashtiriladigan shisha reaktor ichida koʻrsatilgan.
Peptid sintezi uchun yuqori unumdor ultratovush qurilmalari
Hielscher Ultrasonics bevosita va bilvosita ultratovush bilan ishlov berish uchun turli ultratovushli yechimlarni taklif etadi. Kuchli va aniq boshqariladigan ultratovush protsessorlari reaksiya idishiga aynan kerakli miqdordagi ultratovush energiyasini yetkazadi. Sintez idishi sifatida shpritslar, probirkalar, koʻp uyachali plastinkalar yoki shisha reaktorlardan foydalanishingizdan qatʼi nazar, Hielscher Ultrasonics peptidlar bilan bogʻliq qoʻllanishingiz uchun eng mos ultratovush qurilmasini taklif etadi.
- buyurtmaga moslashtirilgan peptidlar
- keng miqyosli peptid ishlab chiqarish
- peptid kutubxonalari
Koʻplab peptid sintezlari shpritslarda (masalan, gʻovak filtrli shprits reaktorlarida) bajariladi. Hielscher ultratovushli shprits aralashtirgichi ultratovush toʻlqinlarini shprits devori orqali suyuqlikka uzatib, peptid eritmasiga ultratovush bilan ishlov beradi. Ultratovushli shprits aralashtirgichi peptidlarni ultratovush yordamida sintez qilish uchun eng ommabop ultratovushli yechimlardan biridir.
Ultratovushli cuphorn 5 tagacha reaktor idishiga ultratovush bilan ishlov berish uchun mos vositadir, VialTweeter esa oʻntagacha reaksiya probirkasini va qisqichli qoʻshimcha moslama orqali yana beshta kattaroq idishni tutib turishi mumkin.
Merrifield yoki Kamysz qattiq fazali reaktori kabi boshqa reaktor turlari hamda boshqa polipropilen yoki borosilikat idishlar va reaktorlar uchun Hielscher maxsus moslashtirilgan qisqichli mahkamlash moslamasi yoki flanets bilan bilvosita va bevosita ultratovush bilan ishlov berish qurilmalarini taklif etadi.
Albatta, kattaroq aralashtiriladigan shisha reaktorlar, masalan, eritma fazasidagi sintez uchun reaktorlar, istalgan oʻlchamdagi ultratovush zondlari (sonotrodlar yoki ultratovush shoxlari deb ham ataladi) bilan osongina jihozlanishi mumkin.
- ultratovush qurilmalarining turli turlari
- bevosita va bilvosita ultratovush bilan ishlov berish
- intensivlikni aniq boshqarish
- haroratni aniq boshqarish
- uzluksiz yoki impulsli ultratovush
- aqlli funksiyalar, dasturlanadigan qurilmalar
- istalgan hajm uchun mavjud
- chiziqli masshtablash imkoniyati
Koʻp uyachali/mikrotitr plastinkalarida qattiq fazali peptid sintezi uchun UIP400MTP ideal qurilmadir. Ultratovush kavitatsiyasi yuqori darajadagi massa almashinuvi va sintez reaksiyasini taʼminlash uchun koʻplab namuna uyachalariga bilvosita, bir tekis uzatiladi. Quyidagi videoda mikroplastinkalar uchun UIP400MTP ultratovush qurilmasining ishlashini tomosha qiling!
Biz bilan bogʻlaning! / Bizdan soʻrang!
Hielscher Ultrasonics laboratoriya, tajriba va sanoat miqyosida aralashtirish, dispersiyalash, emulsiyalash va ekstraksiya uchun yuqori unumdor ultratovushli gomogenizatorlar ishlab chiqaradi.
Ultratovush yordamida peptid sintezi haqida bilishga arziydigan maʼlumotlar
Peptidlar nima?
Peptidlar bir nechta aminokislota amid bogʻlari, yaʼni peptid bogʻlari orqali birikkan birikmalardir. Murakkab tuzilmalarga birikkanda – odatda 50 yoki undan koʻp aminokislotadan iborat boʻlganda – bu yirik peptid tuzilmalari oqsillar deb ataladi. Peptidlar hayotning muhim qurilish birligi boʻlib, organizmda koʻplab vazifalarni bajaradi.
Peptid sintezi qanday amalga oshadi?
Organik kimyo, molekulyar biologiya va hayot haqidagi fanlarda peptid sintezi peptidlarni hosil qilish jarayonidir. Peptidlar bir aminokislotaning karboksil guruhi bilan boshqa aminokislotaning amino guruhi oʻrtasidagi kondensatsiya reaksiyasi orqali kimyoviy yoʻl bilan sintez qilinadi. Turli aminokislota yon zanjirlari bilan istalmagan yon reaksiyalarning oldini olish uchun odatda himoya guruhlari strategiyalari qoʻllaniladi.
Kimyoviy (in-vitro) peptid sintezi koʻpincha qoʻshilayotgan aminokislotaning karboksil guruhini (C-uchini) oʻsib borayotgan peptid zanjirining N-uchiga biriktirish bilan boshlanadi. Ushbu C-dan-N-ga sintezdan farqli ravishda, tirik organizmlarda uzun peptidlarning tabiiy oqsil biosintezi teskari yoʻnalishda sodir boʻladi. Bu biosintezda qoʻshilayotgan aminokislotaning N-uchi oqsil zanjirining C-uchiga biriktirilishini anglatadi (N-dan-C-ga).
Peptid sintezi uchun tadqiqot va ishlanmalar protokollarining aksariyati qattiq fazali usullarga asoslanadi, eritma fazasidagi sintez usullari esa peptidlarni keng miqyosda sanoat usulida ishlab chiqarishda qoʻllaniladi.
Peptid sintezidagi hozirgi eng ilgʻor texnologiyalar qanday?
SUS-SPPS (barqaror ultratovush yordamidagi SPPS) jarayonni har bir siklda atigi ikki bosqichga (birlashtirilgan biriktirish/uchlarni bloklash/himoya guruhlarini olib tashlash + bir marta yuvish) qisqartirib, erituvchi sarfi va vaqtni sezilarli darajada kamaytirishi koʻrsatilgan. (qarang: Mottola et al., 2025)
Ultratovush yordamidagi TAPS toʻliq sintezlarda (masalan, lipobactin) muvaffaqiyati koʻrsatilgan yangi kombinatsiya boʻlib, API ishlab chiqarish uchun CDMOlar tomonidan oʻrganilmoqda.
Ultratovush yordamidagi TAGGING peptid sintezining afzalliklarini kashf eting!
Uzluksiz ishlov berish yanada takomillashtirish yoʻli sifatida oʻrganilmoqda – silillangan teg yordamida bir idishda uzluksiz sintez qilish platformalari tavsiflangan.
Bu soha yashil kimyo tamoyillari tomon rivojlanmoqda; ultratovush va TAPS erituvchi sarfini kamaytirish, reagent miqdorini pasaytirish va barqarorlikni yaxshilashga hissa qoʻshmoqda.
Adabiyotlar / Manbalar
- 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 yuqori unumdor ultratovushli gomogenizatorlarni laboratoriya oʻlchamidan sanoat oʻlchamigacha ishlab chiqaradi.