Tổng hợp Peptide thực hiện hiệu quả bằng cách sử dụng Sonication
Tổng hợp peptide pha rắn (SPPS) là phương pháp phổ biến để tổng hợp peptide. Ultrasonication là một công cụ đáng tin cậy để tăng cường tổng hợp peptide pha rắn dẫn đến năng suất cao hơn, độ tinh khiết được cải thiện, không có racemization và tốc độ phản ứng tăng tốc đáng kể. Hielscher Ultrasonics cung cấp các giải pháp siêu âm khác nhau cho tổng hợp peptide, phân tách, và hòa tan.
Tổng hợp peptide siêu âm
Ultrasonication đã được áp dụng rộng rãi như là phương pháp tăng cường trong tổng hợp hữu cơ và nổi tiếng với những lợi thế của nó như giảm mạnh thời gian phản ứng, năng suất cao hơn, ít sản phẩm phụ, sự khởi đầu của con đường, mà không thể đạt được trong những cách khác, và / hoặc chọn lọc tốt hơn. Lợi ích tuyệt vời cũng có thể thu được, khi sonication được kết hợp thành các phản ứng tổng hợp peptide. Kết quả nghiên cứu đã chứng minh rằng tổng hợp peptide hỗ trợ siêu âm đạt được năng suất tối ưu hóa của peptide với độ tinh khiết cao, mà không cần chủng tộc hóa trong một thời gian phản ứng ngắn.
- Năng suất peptide cao
- Tổng hợp nhanh hơn đáng kể
- Độ tinh khiết peptide cao hơn
- Không phân biệt chủng tộc
- Tổng hợp song song các peptide khác nhau
- Tuyến tính có thể mở rộng cho bất kỳ khối lượng nào
Siêu âm cuphorn cho sonication đồng nhất của một số tàu phản ứng để cải thiện tổng hợp peptide.
Đồ họa minh họa tổng hợp peptide pha rắn Merrifield. Ultrasonication được sử dụng để thúc đẩy và tăng cường phản ứng tổng hợp cũng như cho sự phân tách của các peptide tổng hợp từ nhựa.
Đồ họa: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)
Tổng hợp peptide pha rắn được cải thiện với siêu âm
Tổng hợp peptide pha rắn (SPPS) là một phản ứng hóa học cho phép lắp ráp chuỗi peptide thông qua các phản ứng liên tiếp của các dẫn xuất axit amin trên một giá đỡ xốp không hòa tan. Tuy nhiên, tổng hợp peptide pha rắn truyền thống là một quá trình tương đối kém hiệu quả và chậm. Do đó, siêu âm tăng cường tổng hợp peptide là một công cụ được đánh giá cao để tổng hợp peptide hiệu quả và nhanh chóng hơn.
Silva et al. (2021) đã so sánh tổng hợp peptide pha rắn fluorenylmethoxycarbonyl (Fmoc) "cổ điển" (SPPS) với SPPS hỗ trợ siêu âm (US) dựa trên việc điều chế ba peptide, cụ thể là thụ thể peptide đặc hiệu yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi 3 (FGFR3) Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) và các peptide mới Pep2 (RQMATADEA-NH2) và Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2).
SPPS do Mỹ hỗ trợ đã giúp giảm 14 lần (Pep1) và 4 lần thời gian (Pep2) trong lắp ráp peptide so với phương pháp "cổ điển". Thật thú vị, SPPS hỗ trợ siêu âm mang lại Pep1 với độ tinh khiết cao hơn (82%) so với SPPS "cổ điển" (73%). Việc giảm thời gian đáng kể kết hợp với độ tinh khiết peptide thô cao đạt được đã thúc đẩy nhóm nghiên cứu áp dụng SPPS do Hoa Kỳ hỗ trợ cho peptide lớn Pep3, hiển thị một số lượng lớn các axit amin kỵ nước và trình tự homooligo. Đáng chú ý, sự tổng hợp của peptide 25 mer này đã đạt được trong vòng chưa đầy 6 giờ (347 phút) ở độ tinh khiết vừa phải (khoảng 49%).
Tổng hợp peptide nhanh hơn thông qua tổng hợp peptide pha rắn bằng cách sử dụng kích động siêu âm.
(Nghiên cứu và phân tích: Wołczański và cộng sự, 2019)
Merlino et al. (2019) cũng đã tiến hành một nghiên cứu toàn diện về hiệu ứng siêu âm đối với tổng hợp peptide pha rắn dựa trên Fmoc, cho phép tổng hợp các peptide có hoạt tính sinh học khác nhau (lên đến 44-mer), với sự tiết kiệm đáng kể về vật liệu và thời gian phản ứng. Họ đã chứng minh rằng ultrasoniction không làm trầm trọng thêm các phản ứng phụ chính và cải thiện sự tổng hợp các peptide ban cho “Trình tự khó”, đặt tổng hợp peptide pha rắn được thúc đẩy siêu âm (US-SPPS) trong số các chiến lược tổng hợp peptide hiệu quả cao hiện nay.
Sự sẵn có của các hệ thống hiệu suất cao để tổng hợp peptide siêu âm (âm thanh) cho phép cải thiện đáng kể tốc độ tổng hợp và tăng độ tinh khiết của các sản phẩm thô. (xem Wołczański và cộng sự, 2019)
Việc điều tra chủng tộc hóa. So sánh phổ NMR 1H đáng kể của các mô hình peptide được tổng hợp thủ công bằng cách sử dụng phương pháp cổ điển ở nhiệt độ phòng so với phương pháp siêu âm ở nhiệt độ cao. Sự dịch chuyển hóa học của His và Cys α-proton và nhóm methylene của Acm (tấm bên trái), proton ɣ-methyl của Val (tấm bên phải) cho thấy sonication ở 70 ° C không gây ra chủng tộc hóa.
(Nghiên cứu và phân tích: Wołczański và cộng sự, 2019)
Phân tách siêu âm của peptide
Sau khi tổng hợp peptide pha rắn (SPPS), các peptide tổng hợp phải được tách ra từ nhựa polymer. Bước này còn được gọi là deprotection. Khi lắc thông thường và siêu âm cho sự phân tách peptide từ nhựa được so sánh, phương pháp lắc đòi hỏi khoảng 1 giờ, trong khi phân tách siêu âm có thể được thực hiện trong 15 đến 20 phút. Sự phân tách peptide siêu âm có thể được áp dụng cho sự phân tách các axit amin được bảo vệ và peptide liên kết với nhựa polystyrene thông qua liên kết este benzylic.
Sự phân tách siêu âm của peptide từ nhựa polystyrene cho năng suất cao của peptide ở độ tinh khiết cao, không phân biệt chủng tộc, trong một quy trình nhanh chóng.
(nghiên cứu và đồ họa: ©Anuradha và Ravindranath, 1995)
Lò phản ứng kích động siêu âm để cải thiện và tăng tốc tổng hợp peptide. Hình ảnh cho thấy siêu âm UP200St trong lò phản ứng thủy tinh khuấy.
Hielscher Ultrasonics cung cấp giải pháp siêu âm khác nhau cho sonication trực tiếp và gián tiếp. Bộ vi xử lý siêu âm mạnh mẽ và có thể kiểm soát chính xác cung cấp chính xác lượng năng lượng siêu âm phù hợp cho bình phản ứng. Cho dù bạn sử dụng ống tiêm, ống, tấm đa giếng, hoặc lò phản ứng thủy tinh như tàu tổng hợp, Hielscher Ultrasonics cung cấp ultrasonicator phù hợp nhất cho ứng dụng peptide của bạn.
- Peptide tùy chỉnh
- Sản xuất peptide quy mô lớn
- Thư viện peptide
Nhiều tổng hợp peptide được thực hiện trong ống tiêm (ví dụ, lò phản ứng ống tiêm fritted). Máy khuấy ống tiêm siêu âm của Hielscher sonicates dung dịch peptide khớp nối sóng siêu âm qua thành ống tiêm vào chất lỏng. Máy khuấy ống tiêm siêu âm là một trong những giải pháp siêu âm phổ biến nhất để tổng hợp siêu âm hỗ trợ peptide.
Cuphorn siêu âm là một công cụ thích hợp để sonicate lên đến 5 tàu phản ứng, trong khi VialTweeter có thể chứa lên đến mười ống phản ứng cộng với thêm năm tàu lớn hơn thông qua phụ kiện kẹp.
Đối với các loại lò phản ứng khác như lò phản ứng pha rắn Merrifield hoặc Kamysz và các bình / lò phản ứng polypropylene hoặc borosilicate khác, Hielscher cung cấp các hệ thống siêu âm kẹp tùy chỉnh để sonication gián tiếp.
Để tổng hợp peptide pha rắn trong các tấm multiwell / microtiter, UIP400MTP là thiết bị lý tưởng. Siêu âm cavitation được gián tiếp kết hợp đồng nhất vào nhiều giếng mẫu cho phản ứng tổng hợp và chuyển khối lượng vượt trội. Xem video dưới đây để xem UIP400MTP đang hoạt động!
Tất nhiên, các lò phản ứng thủy tinh lớn hơn, ví dụ như để tổng hợp pha dung dịch, có thể dễ dàng được trang bị đầu dò siêu âm (còn gọi là sonotrodes hoặc sừng siêu âm) có kích thước bất kỳ.
- Các loại ultrasonicator khác nhau
- sonication trực tiếp và gián tiếp
- Kiểm soát cường độ chính xác
- Kiểm soát nhiệt độ chính xác
- siêu âm liên tục hoặc xung
- Tính năng thông minh, thiết bị lập trình
- Có sẵn cho bất kỳ khối lượng nào
- Khả năng mở rộng tuyến tính
Liên hệ với chúng tôi! / Hãy hỏi chúng tôi!
Hielscher Ultrasonics sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao cho các ứng dụng trộn, phân tán, nhũ tương hóa và khai thác trên phòng thí nghiệm, thí điểm và quy mô công nghiệp.
Văn học / Tài liệu tham khảo
- 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.
- 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.
Sự thật đáng biết
Peptide
Peptide là các hợp chất trong đó nhiều axit amin được liên kết thông qua liên kết amide, được gọi là liên kết peptide. Khi bị ràng buộc trong các cấu trúc phức tạp – Thường bao gồm 50 axit amin trở lên -, những cấu trúc peptide lớn này được gọi là protein. Peptide là một khối xây dựng thiết yếu của cuộc sống và thực hiện nhiều chức năng trong cơ thể.
Tổng hợp peptide
Trong hóa học hữu cơ, sinh học phân tử và khoa học đời sống, tổng hợp peptide là quá trình sản xuất peptide. Peptide được tổng hợp hóa học thông qua phản ứng ngưng tụ của nhóm carboxyl của một axit amin với nhóm amin của một axit amin khác. Các chiến lược bảo vệ nhóm (cũng là nhóm bảo vệ) thường được sử dụng để tránh các phản ứng phụ không mong muốn với các chuỗi bên axit amin khác nhau.
Tổng hợp peptide hóa học (trong ống nghiệm) thường bắt đầu bằng cách ghép nhóm carboxyl của axit amin đến (đầu C) với đầu N của chuỗi peptide đang phát triển. Trái ngược với sự tổng hợp C-to-N này, sinh tổng hợp protein tự nhiên của các peptide dài trong các sinh vật sống xảy ra theo hướng ngược lại. Điều này có nghĩa là trong sinh tổng hợp, đầu N của axit amin đến được liên kết với đầu C của chuỗi protein (N-to-C).
Hầu hết các giao thức nghiên cứu và phát triển để tổng hợp peptide đều dựa trên các phương pháp pha rắn, trong khi các phương pháp tổng hợp pha dung dịch có thể được tìm thấy trong sản xuất peptide công nghiệp quy mô lớn.
Hielscher Ultrasonics sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao từ phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp.