超级微波固相多肽合成(UE-SPPS)为多肽药物带来无限可能!

超级微波固相多肽合成(Ultra-Efficient Solid Phase Peptide Synthesis,UE-SPPS)代表着肽生产领域的一次革命性突破,它完荃摒弃了传统固相肽合成中不可或缶夬的树脂洗涤环节。这项技术通过在反应环境中直接中和过剩的活化氨基酸单体以及精确控制去保护基的蒸发,达成了无需任何洗涤过程的目标。此外,所有反应步骤,包括偶联反应和去保护反应,均在经过优化的微波辐射下进行,大大提升了肽和蛋白质(即使是长达 100 个氨基酸的序列)的合成质量。UE-SPPS 技术相较于传统的 SPPS 方法,能够减少多达 95% 的废物产生。有关这项创新技术的详细讨论已发表于《自然通讯》杂志。

 

UE-SPPS 代表了肽合成技术的重大飞跃,目前这项技术已在 CEM 公司的 Liberty Blue 2.0 和 Liberty PRIME 2.0 系统上得到应用。欢迎探索 UE-SPPS 背后的益处与技术精髓:

 

超髙纯度  Exceptional Purity

 

顶空气体冲洗技术1

 

638521445090822704577.jpg                    

1. 微波加热促使 Fmoc 去保护反应完荃进行。

2. 氮气(N2)流入反应器中。

3. 去保护基通过微波加热蒸发。

4. 氮气(N2)和去保护基一同流出反应器,进入废液。

5. 剩余的试剂和副产物被过滤至废液中

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

简而言之,清洁的反应环境带来了更纯净的合成产物。

 

CEM 公司专有的顶空气体冲洗技术能够在去保护基在反应器上部表面凝结之前,有效清除反应顶部的挥发性去保护基。去保护基的凝结和(常常不合时宜的)反应液重新进入反应环境会严重影响合成产物的纯度,这在长序列合成中尤为关键,因为即使是微量的杂质也可能迅速积累,影响最终产品的质量。

 

彳切底排除反应溶液和顶部空间中的去保护基带来了额外的好处:它消除了复杂且重复的容器清洗环节。

ue-spps-jr-10-mer.jpg

JR 10-mer

 

CarboMAX 偶联2    

 

当合成纯度至关重要时,选择合适的偶联策略也同样关键。

 

碳二亚胺促进的偶联方法在许多方面优于磷盐促进的偶联(例如 HBTU/DIEA)方法,特别是在较高温度下更是显著。碳二亚胺方法的优势包括大幅降低烯醇化和差向异构化的反应速率,以及减少其他基于碱催化的副反应的发生。

ue-spps-carbomax-coupling_1.jpg

R = Amino Acid Side Chain
Y = Side Chain Protecting Group
A = OH, NH

 

CarboMAX™ 是 CEM 公司针对标准碳二亚胺肽偶联方法的升级改进版。这一创新技术常规实现超越传统碳二亚胺方法的偶联效率和更低的差向异构化率。点击此处获取更多详情。

 

    Crude Purity                
Peptide    Sequence Standard     CarboMAX               
Thymosin SDAAVDTSSEITTKDLKEKKEVVEEAEN 63%  75% 
GRP  GRPVPLPAGGGTVLTKMYPRGNHWAVGHLM    62%   74%
Bivalirudin fPRPGGGGNGDFEEIPEEYL 80% 82% 
1-34PTH SVSEIQLMHNLGKHLNSMERVEWLRKKLQDVHNF 67% 85% 
35-55MOG MEVGWYRSPFSRVVHLYRNGK 77% 91% 
Magainin 1 GIGKFLHSAGKFGKAFVGEIMKS 71%  79% 
Dynorphin A YGGFLRRIRPKLKWDNQ   74% 82% 
Liraglutide* HAEGTFTSDVSSYLEGQAAK(γ-Glu-palmitoyl)EFIAWLVRGRG-OH 74% 88% 
*Synthesized with ~ 0.32 mmol/g Fmoc-Gly-Wang PS resin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

微波能量3

ue-spps-microwave-energy.jpg

每一步都实现更优的反应转化。

 

微波辐射技术在提升固相肽合成所制肽段的纯度方面已经是一项成熟的技术,并在全球范围内的众多出版物中得到了描述。作为微波 SPPS 领域的全球令页导者,CEM 于 2003 年推出了第壹台自动化微波肽合成仪。

 

卓跃效率 Unmatched Efficiency

极大减少浪费

 

减少废物的产生,而不是牺牲合成的产量或纯度。

 

通过使用碳二亚胺促进的偶联方法,UE-SPPS 工艺省去了偶联后的洗涤步骤。偶联过程中任何剩余的活化氨基酸在可能导致副反应之前,都会被随后加入的去保护基有效中和。

 

基于这一原理,UE-SPPS 扩展应用了“一锅法”偶联和去保护步骤,在现有的偶联溶液中只需加入少量的去保护溶液,这样几乎可以将两个反应所需的总溶剂量减少一半。(也就是说,偶联步骤中的溶剂可以在后续的去保护步骤中重新使用。


Traditional SPPS Cycle (Extensive Wash Related Waste)

 

peptide-workflow-traditional.jpg

 

UE-SPPS Cycle (No Wash Related Waste)

 

peptide-workflow-ue-spps.jpg

 

通过开发顶部空间气体冲洗技术(如前所述的基于蒸发的过程),UE-SPPS 同样去除了去保护后的洗涤步骤。在超过 90°C 的温度下,挥发性的去保护基(吡咯烷)会在快速的微波辅助脱保护步骤期间迅速从反应器内蒸发。通过顶空气体的冲洗,防止了挥发的去保护基在反应器上部表面的凝结。这些过程的结合使得肽酰树脂在无需洗涤的情况下即可直接进入下一次偶联反应。

 

通过方法优化、精心选择试剂以及工程技术的突破,UE-SPPS 实现了高达 95% 的废物减量,同时不牺牲合成产率和纯度。

 

  Traditional SPPS                 UE-SPPS                
Waste per AA addition*                 100 mL                 < 5 mL                
Waste per 10-mer*                 1 L                 < 50 mL                

 

 

 

 

不可否认的节省时间

 

更快的合成周期促进了更为敏捷的研究和探索。

 

UE-SPPS 在减少废物方面的高效同样体现在节约时间上。通过采纳上述相同的策略性方法优化、精选试剂以及工程上的创新,UE-SPPS 还能将合成所需时间缩减至仅占原来的 5%,成效卓跃

 

  Traditional SPPS                 UE-SPPS                
Time per AA addition*                 2 hours                 < 4 minutes                
Time per 10-mer*                 20 hours                 20 hours                

 

 

*@ 0.1mmol