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多肽合成儀的原理|分類|選購|應用

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多肽合成儀以固相合成為反應原理,在密閉的防爆玻璃反應器中使氨基酸按照已知順序不斷添加、反應、合成,操作最終得到多肽載體。固相合成法,大大的減輕了每步產品提純的難度。為了防止副反應的發生,參加反應的氨基酸的側鏈都是保護的。羧基端是游離的,并且在反應之前必須活化。固相合成方法有兩種,即Fmoc和tBoc。由于Fmoc比tBoc存在很多優勢,現在大多采用Fmoc法合成,但對于某些短肽,tBoc因其產率高的優勢仍然被很多企業所采用。

多肽合成儀
多肽合成儀的選購|應用

多肽合成儀的選購|應用

  多肽合成儀的問世大大促進了多肽科學的發展。反過來,科學家也對合成儀提出了更高的要求,從而帶動了多肽合成儀的發展。多肽合成儀種類也越來越多,越來越復雜,多肽合...[查看全部]

多肽合成儀的原理

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  多肽合成儀以固相合成為反應原理,在密閉的防爆玻璃反應器中使氨基酸按照已知順序不斷添加、反應、合成,操作最終得到多肽載體。固相合成法,大大的減輕了每步產品提純的難度。

多肽合成儀的原理

  首先將所要合成肽鏈的羥末端氨基酸的羥基,以共價鍵的結構和一個不溶性的高分子樹脂相連,然后以此結合固相載體上的氨基酸作為氨基組份,經過脫去氨基保護基并同過量的活化羧基組分反應,接長肽鏈。

  重復(縮合→洗滌→去保護→中和及洗滌→下一輪縮合)操作,達到所要合成的肽鏈長度,最后將肽鏈從樹脂上裂解下來,經過純化等處理,即得所要的多肽。

  多肽合成中α-氨基用BOC(叔丁氧羰基)保護的稱為BOC固相合成法,α-氨基用FMOC(9-芴甲氧羰基)保護的稱為FMOC固相合成法。

多肽合成儀的原理.jpg

多肽合成步驟

  1、樹脂的選擇及氨基酸的固定

  用于多肽合成的高分子的載體主要有3類:交聯聚苯乙烯;聚酰胺;聚乙烯乙二醇脂類樹脂。氨基酸的固定主要是通過保護的氨基酸的羧基同樹脂的反應基團之間形成共價鍵來實現。

  2、氨基、羧基、側鏈的保護及脫除

  要成功合成具有特定的氨基酸順序的多肽,需要對暫不參與形成酰胺鍵的氨基和羧基加以保護,同時對氨基酸側鏈上的活性基團也要保護,反應完成后再將保護基團除去。

  近年來,FMOC合成法得到了廣泛的應用。羧基通常用形成酯基的方法進行保護,甲酯和乙酯是逐步合成中保護羧基的常用方法。

  3、成肽反應

  固相中的成肽反應一般是將兩個相應的氨基被保護的氨基酸,及羧基被保護的氨基酸放在溶液內并不形成肽鍵,要形成酰胺鍵,經常用的手段是將羧基活化,變成混合酸酐、活潑酯、酰氯或用強的縮合劑(如碳二亞氨)形成對稱酸酐等方法來形成酰胺鍵。

  4、裂解及合成肽鏈的純化

  BOC法用TFA+HF裂解和脫側鏈保護基,FMOC法直接用TFA,有時根據條件不同,其它堿、光解、氟離子和氫解等脫保護方法也被采用。合成肽鏈進一步的精制

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多肽合成儀的分類

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  多肽固相合成技術的發明同時促進了多肽合成的自動化。世界上第一臺真正意義上的多肽合成儀出現在1980年代初期。雖然在各項功能方面有著明顯的缺陷,但是它畢竟把人從實驗室里解放出來,極大地提高了工作效率。

多肽合成儀的分類

  隨著多肽科學的發展,科學家也對合成儀提出了更高的要求,從而帶動了多肽合成儀的發展。目前多肽合成儀品種繁多。從合成量上分,可分為微克級的,毫克級的,克級的和公斤級的;從功能上分,可分為研究型的,小試型的,中試型的,普通生產型的和GMP生產型的;從自動化程度上分,可分為全自動的,半自動的和手動的;從通道上分,可分為單通道的和多通道的;從技術角度上分,可分為第一代的,第二代的,和第三代的。

  第一代多肽合成儀:

  標志性特點是采用氮氣鼓泡的攪拌原理來對反應物進行攪拌,即多肽合成儀上反應器是固定的,氮氣從反應器的下方通過反應器到上部排出,在這一過程中產生的汽泡把固相和液相混合起來。

  這樣設計多肽合成儀的好處是結構簡單,成本低,但各項功能方面有著明顯的缺陷,目前采用氮氣鼓泡方式的第一代多肽合成儀已大部分退出了市場。

多肽合成儀的分類.jpg

  第二代多肽合成儀:

  標志性特點是用不完全性的機械攪拌來取代氮氣鼓泡,一般可分為接觸式攪拌與非接觸式攪拌兩種。

  接觸式攪拌常見的攪拌方式是伸入反應器內部的螺旋槳由上部的電機帶動進行快速旋轉,使反應器內部的固液兩相進行混合。但攪拌方式帶來的不利因素如清洗障礙,合成量低,反應死角等也不容忽視,目前全世界共大多數多肽合成儀生產廠商放棄了接觸式攪拌方法。

  機械性非接觸式攪拌的主要原理是反應器在直立下圍繞原點作左右擺動,或者圓周運動。這種由反應器本身的運動而帶動里面固液兩相混合的方法克服了接觸式攪拌帶來的缺點,合成產量和純度也明顯好于用氮氣鼓泡的第一代合成儀。所以機械性非接觸式攪拌成為了多肽合成儀的主流。但是由于這種攪拌方法不能真正消除反應死角,所以科學家

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多肽合成儀的品牌

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  多肽合成儀能用于合成各種蛋白質與多肽,進行蛋白質結構、功能以及體外相互作用、免疫學等方面的研究。世界各先進國家都撥出巨款來建立各種規模的多肽研究中心,以期在這一重要領域中取得突破性進展。

  1、CEM

  美國CEM公司是全球最大的微波化學儀器生產商,并同樣專注于在多肽合成領域的研究,CEM首先開發出Liberty研究級微波多肽合成儀,能一次性合成長達111個氨基酸的多肽,創造單次合成多肽的最長記錄,是目前市場占有率增長速度最快的研究級全自動多肽合成儀,并被美國Brookhaven國家實驗室以及安進公司應用于SARS和艾滋病的藥物研究。

  Liberty多肽合成儀突破了一直以來困擾傳統固相合成方法以及常規多肽合成儀的技術瓶頸,那就是反應過程中多肽鏈聚合現象。

  Liberty多肽合成儀采用的是創新的環形聚焦電磁場技術,多肽鏈在這種環形聚焦電磁場的作用下可以充分的伸展開,從而可以非常高效的進行多肽合成流程中的一系列反應,如脫保護、耦合以及切割反應。使多肽合成時間由過去以小時為單位計算的歷史改寫為以分鐘為單位計算,同時,實現了以往難以想象的長肽以及困難多肽的合成。

多肽合成儀的品牌.jpg

  2、PTI

  美國的PTI公司已經發展成為集多肽合成儀制造、多肽合成試劑生產、以及其它相關產品研發及的大公司

  PTI公司有豐富和強大的產品線,目前已經開發出6款多肽儀產品,這六款產品分別是PS3(小型全自動多肽合成儀)、Symphony(12通道多肽合成儀)、Sonata(大容量多肽合成儀)、Quartet(4通道多肽合成儀)、Prelude(6通道多肽合成儀)和Tribute(雙通道多肽合成儀)。最早的PS3于1985年就設計出來了,而最新的一款Tribute于2007年才上市。

  PTI在全球有400多家客戶,包括很多著名的大學,例如哈佛大學、耶魯大學、斯坦福大學、馬里蘭大學等,還包括像GE、Genetec

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多肽合成儀的選購|應用

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  多肽合成儀的問世大大促進了多肽科學的發展。反過來,科學家也對合成儀提出了更高的要求,從而帶動了多肽合成儀的發展。多肽合成儀種類也越來越多,越來越復雜,多肽合成儀的選擇就顯得很重要了。

多肽合成儀選購指南

  一、科研單位選型考慮因素

  1、多肽合成儀對實驗研究的幫助

  ①對于多肽合成化學反應,使用多肽合成儀可避免人手工操作對人體的傷害(傷害來源有試劑腐蝕)

  ②由于程序化設定,可保證每步驟偶合反應的充分性以及實驗整體的穩定性

  ③可以合成難肽以及超長肽(制造商需要提供其使用研究型多肽合成儀合成多肽的檢測報告)

  ④在休息時間可以不間斷合成工作

  研究型多肽合成儀需滿足循環式氨基酸添加位置多于20個,在夜間以及周末,預先配好的保護氨基酸可根據程序設置自動偶聯并替換新的位置,保證了實驗的效率,完全實現全自動。

  ⑤即使實驗進行了很多年,更換了很多研究人員,實驗數據還可以保存在電腦中。

多肽合成儀選購指南.jpg

  2、國際國內相關研究人員使用該多肽合成儀進行的有效研究結果

  多肽合成儀的制造商應提供其公開發表的研究性論文多篇。為進行多肽合成實驗的學生們提供研究數據并使其模擬合成過程,更好的體驗機械操作多肽合成的全步驟,檢測自己的合成結果。

  3、多肽合成儀設備的專利保護對今后研究結果的影響

  考慮到高等院校實驗研究的嚴密性,結合對后期研發成果的保護機制,通常采購的設備需要具有其國際專利許可,以確保實驗研究項目的順利申報。

  4、制造商的生產規模

  制造商的品牌、生產規模以及其所擁有的生產資格認證,都從側面反映了其供應的多肽合成儀的質量、信譽以及對客戶的服務保證。

  5、多肽合成儀的價格

  科研單位以選擇持久耐用、有品牌保證的多肽合成儀為主。但不排除部分國產制造商對其品牌的虛假宣傳因素,選購時應注意,進口小型多肽合成儀的價格在5-10萬美金為宜,國產小型設備的價格在5-10萬為宜。科研機構購買進口設備可申請

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