Tổng hợp peptide làm cho hiệu quả bằng cách sử dụng Sonication
Tổng hợp peptide pha rắn (SPPS) là phương pháp phổ biến để tổng hợp peptide. Siêu âm 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 chủng tộc và tốc độ phản ứng tăng tốc đáng kể. Hielscher Ultrasonics cung cấp các giải pháp siêu âm khác nhau để tổng hợp peptide, phân tách và hòa tan.
Tổng hợp peptide siêu âm
Siêu âm 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 đáng kể thời gian phản ứng, năng suất cao hơn, ít sản phẩm phụ hơn, bắt đầu các con đường, mà không thể đạt được theo những cách khác, và / hoặc chọn lọc tốt hơn. Lợi ích tuyệt vời cũng có thể thu được, khi sonication được kết hợp với 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 trong một thời gian phản ứng ngắn.
- Năng suất peptide cao
- Tổng hợp nhanh hơn đáng kể
- Độ tinh khiết peptide cao hơn
- Không chủng tộc
- Tổng hợp song song các peptide khác nhau
- Tuyến tính có thể mở rộng đến bất kỳ âm lượng nào
Cuphorn siêu âm cho sonication đồng nhất của một số tàu lò phản ứng để cải thiện tổng hợp peptide.
Đồ họa thể hiện tổng hợp peptide pha rắn Merrifield. Siêu âm được sử dụng để thúc đẩy và tăng cường phản ứng tổng hợp cũng như để phân tách 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 một chuỗi peptide thông qua các phản ứng liên tiếp của các dẫn xuất axit amin trên một hỗ trợ xốp không hòa tan. Tuy nhiên, tổng hợp peptide pha rắn truyền thống là một quá trình tương đối không hiệu quả và chậm. Do đó, tăng cường siêu âm tổng hợp peptide là một công cụ được đánh giá cao để tổng hợp peptide hiệu quả và nhanh chóng hơn.
Silva và cộng sự (2021) đã so sánh tổng hợp peptide pha rắn "cổ điển" fluorenylmethoxycarbonyl (Fmoc) với tổng hợp peptide pha rắn (SPPS) với SPPS hỗ trợ siêu âm (Mỹ) dựa trên việc chuẩn bị ba peptide, cụ thể là thụ thể yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi 3 (FGFR3) peptide đặc hiệu Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) và peptide mới Pep2 (RQMATADEA-NH2) và Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2).
SPPS do Mỹ hỗ trợ đã dẫn đến việc giảm thời gian gấp 14 lần (Pep1) và 4 lần (Pep2) trong lắp ráp peptide so với phương pháp "cổ điển". Thật thú vị, SPPS hỗ trợ siêu âm mang lại Pep1 có 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 Mỹ hỗ trợ cho peptide peptide lớn Pep3, hiển thị một số lượng lớn các axit amin kỵ nước và chuỗi 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.
(Study and analysis: Wołczański et al., 2019)
Merlino et al. (2019) cũng đã tiến hành một nghiên cứu toàn diện về các hiệu ứng siêu âm trên tổng hợp peptide pha rắn dựa trên Fmoc, cho phép tổng hợp các peptide hoạt tính sinh học khác nhau (lên đến 44-mer), với sự tiết kiệm đáng kể thời gian vật liệu và phản ứng. Họ đã chứng minh rằng siêu âm không làm trầm trọng thêm các phản ứng phụ chính và cải thiện sự tổng hợp các peptide được ban cho. “trình tự khó”, đặt tổng hợp peptide pha rắn được quảng bá 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 siêu âm (sonical) của peptide cho phép cải thiện đáng kể tỷ lệ tổng hợp và tăng độ tinh khiết của các sản phẩm thô. (cf. Wołczański et al., 2019)
Cuộc điều tra về chủng tộc. So sánh quang phổ 1H NMR đáng kể của các peptide mô hình 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 thay đổi hóa học của his và Cys α-proton và nhóm methylene của Acm (tấm trái), ɣ-methyl proton của Val (tấm phải) cho thấy sonication ở 70 ° C không gây ra chủng tộc.
(Study and analysis: Wołczański et al., 2019)
Phân tách siêu âm của Peptide
Sau khi tổng hợp peptide pha rắn (SPPS), peptide tổng hợp phải được tách ra từ nhựa polymer. Bước này còn được gọi là deprotection. Khi so sánh rung lắc và siêu âm thông thường cho sự phân tách peptide từ nhựa, phương pháp lắc đòi hỏi khoảng 1 giờ, trong khi sự 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 của các axit amin được bảo vệ và peptide liên quan đến nhựa polystyrene thông qua các liên kết ester benzylic.
Sự phân tách siêu âm của peptide từ nhựa polystyrene cho năng suất peptide cao với độ tinh khiết cao, không có 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 ultrasonicator UP200St trong một lò phản ứng thủy tinh khuấy.
Hielscher Siêu âm cung cấp giải pháp siêu âm khác nhau cho sonication trực tiếp và gián tiếp. Bộ 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 mạch phản ứng. Cho dù bạn sử dụng ống tiêm, ống, tấm đa giếng hoặc lò phản ứng thủy tinh làm bình tổng hợp, Hielscher Ultrasonics cung cấp máy siêu âm 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 cho việc tổng hợp peptide hỗ trợ siêu âm.
Cuphorn siêu âm là một công cụ phù hợp để sonicate lên đến 5 tàu lò phản ứng, trong khi VialTweeter có thể chứa tới mười ống phản ứng cộng với thêm năm tàu lớn hơn thông qua phụ kiện kẹp trên.
Đối với các loại lò phản ứng khác như lò phản ứng pha rắn Merrifield hoặc Kamysz và các tàu / lò phản ứng polypropylene hoặc borosilicate khác, Hielscher cung cấp các hệ thống siêu âm kẹp tùy chỉnh để sonication gián tiếp.
Đối với tổng hợp peptide pha rắn trong các tấm multiwell / microtiter, UIP400MTP là thiết bị lý tưởng. Cavitation siêu âm được gián tiếp kết hợp thống nhất vào nhiều giếng mẫu để chuyển khối lượng vượt trội và phản ứng tổng hợp. Xem video dưới đây để xem UIP400MTP (UIP400MTP) trong hành động!
Tất nhiên, các lò phản ứng thủy tinh lớn hơn, ví dụ như để tổng hợp pha giải pháp, 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 siêu âm 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 ổ đĩa nào
- Khả năng mở rộng tuyến tính
Liên hệ chúng tôi! / Hỏi chúng tôi!
Hielscher Ultrasonics sản xuất hiệu suất cao siêu âm homogenizers cho các ứng dụng trộn, phân tán, nhũ tương 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 kiện đáng biết
Peptide
Peptide là các hợp chất trong đó nhiều axit amin được liên kết thông qua các liên kết amide, cái gọi là liên kết peptide. Khi bị ràng buộc trong các cấu trúc phức tạp – thường bao gồm 50 hoặc nhiều axit amin -, các 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 các nhóm (cũng là nhóm bảo vệ) thường được sử dụng để tránh các phản ứng bên không mong muốn với các chuỗi bên axit amin khác nhau.
Tổng hợp peptide hóa học (trong ống nghiệm) thường bắt đầu bằng cách kết hợp nhóm carboxyl của axit amin đến (C-terminus) đến điểm cuối N của chuỗi peptide đang phát triển. Trái ngược với sự tổng hợp C-to-N này, sinh tổng hợp protein tự nhiên của peptide dài trong các sinh vật sống xảy ra theo hướng ngược lại. Điều này có nghĩa là trong quá trình sinh tổng hợp, điểm cuối N của axit amin đến được liên kết với điểm cuối 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 giải pháp 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 kích thước công nghiệp.