Introducción a la síntesis de péptidos en fase sólida

Aunque Merrifield inventó la ciencia de la síntesis de péptidos en fase sólida y logró un gran éxito, utilizó equipos de síntesis de desarrollo propio, pero no introdujo un sintetizador de péptidos en el mercado. En 1970, el sintetizador de péptidos totalmente automático Beckman 990 Peptide Synthesizer desarrollado por Beckman Company fue el primer sintetizador de péptidos comercializado para investigación científica y fue adoptado por laboratorios de muchas universidades de los Estados Unidos.

Casi al mismo tiempo, Vega Biotechnologies, Inc. desarrolló dos sintetizadores de péptidos económicos: Vega's Coupler 1000 y Vega's Coupler 250 (pronto seguido por Vega's Coupler 296), que integraban la síntesis de péptidos posterior en línea. Está integrado en el equipo y todos los reactores están hechos de vidrio a prueba de explosiones para evitar la corrosión del TFA. La comunidad de química de péptidos lo llamó el sintetizador de péptidos más económico y práctico de la época.

Hoy en día, tanto las empresas de Beckman como Vega han dejado de desarrollar y fabricar sintetizadores de péptidos y han recurrido al desarrollo de tecnologías e industrias de equipos de síntesis, separación y detección química más completas. La primera generación de sintetizadores de péptidos estuvo representada por el sintetizador de péptidos Beckman 990 lanzado por Beckman Company y el sintetizador de péptidos Vega's 296 lanzado por Vega's Biotechnologies, que nacieron en la década de 1970.

Aunque con la mejora y desarrollo de los procesos productivos, la primera generación de sintetizadores de péptidos se ha retirado del mercado. Sin embargo, muchos documentos de química de péptidos anteriores a 1990 se desarrollaron en este equipo experimental. La primera generación de sintetizadores de péptidos tuvo gran importancia para el desarrollo y la fabricación de sintetizadores posteriores.

La segunda generación de sintetizadores de péptidos está representada por el sintetizador de péptidos PS3 lanzado por Protein Technologies y el sintetizador de péptidos ACT Modelo 90 lanzado por Advanced ChemTech, que nacieron en los años 80. Estos dos dispositivos son también los primeros sintetizadores de péptidos que aún existen en el mercado.

El principio de diseño de PS3 es utilizar el método de reacción de burbujeo de nitrógeno para agitar los reactivos, es decir, el reactor en el sintetizador está fijo y el nitrógeno se descarga desde el fondo del reactor a través del reactor. la parte superior. Las burbujas generadas en este proceso mezclan las fases sólida y líquida. La ventaja de este diseño es que la estructura es simple y el costo es bajo, pero la reacción es relativamente suave: 1) A veces, el polipéptido-portador de fase sólida se "aglutinará" bajo la acción de la electricidad estática, lo que le impedirá mezclarse completamente. con la fase líquida, es necesario ajustar la presión del nitrógeno debe ser alta para eliminar la electricidad estática y la presión debe reducirse inmediatamente después de que se elimine la electricidad estática; de lo contrario, la presión más alta "explotará" el polipéptido; -portador de fase sólida por encima del nivel líquido del reactor. Dado que el portador polipéptido-fase sólida tiene una fuerte adhesión a la pared, una vez que se pega por encima del nivel de líquido del reactor, nunca volverá a bajar, es decir, ya no podrá participar en la reacción. Obviamente, la máquina de primera generación no puede ajustar automáticamente dicha presión, lo cual es una razón importante para el "punto muerto" en la respuesta. Los callejones sin salida de la reacción reducirán la eficiencia de la síntesis de péptidos y la pureza del péptido, y algunos incluso pueden causar fallas en la síntesis. 2) El burbujeo de nitrógeno a largo plazo volatilizará la solución. Cuando el nivel del líquido disminuya, parte del portador de péptido en fase sólida se adherirá a la parte superior del nivel del líquido y ya no podrá participar en la reacción. 3) El consumo de nitrógeno es grande y el costo operativo aumenta.

El principio de diseño de ACT90 es que el reactor oscila hacia la izquierda y hacia la derecha alrededor del origen en una posición vertical, o se mueve con un movimiento circular. El sintetizador de péptidos de ACT también tiene las características de respuesta suave, es decir, ni el ángulo de rotación ni la velocidad pueden alcanzar completamente el límite de acoplamiento de aminoácidos y la reacción suele tardar más.

La tercera generación de sintetizadores de péptidos está representada por el sintetizador de péptidos ABI 433 de Applied Biosystems y el CS336 de C S Bio, que son sintetizadores de péptidos sin ángulo muerto. Nacieron en la década de 1990.

El principio de diseño de ABI433 es que la parte superior del reactor está relativamente fija, mientras que la parte inferior gira rápidamente 360 ​​grados en un círculo, lo que hace que las fases sólida y líquida del reactor formen una espiral hacia arriba desde la parte inferior hasta la parte superior del reactor. En otras palabras, la solución puede llegar a cualquier punto dentro del reactor, sin llegar realmente a callejones sin salida. Dado que la velocidad de agitación puede alcanzar hasta 1800 rpm, la reacción puede completarse por completo. Debido a que el método de mezcla sin callejones sin salida garantiza la pureza de la síntesis de péptidos, el sintetizador de péptidos ABI433 (el último instrumento después de su retirada del mercado de sintetizadores de péptidos) todavía ocupa una gran proporción en el mundo. Por supuesto, los productos ABI también tienen el precio más alto. Debido a la alta frecuencia de uso de los componentes, las válvulas solenoides a menudo se dañan y ABI ha creado siete válvulas solenoides en un diseño modular. Si una válvula solenoide se rompe, se debe reemplazar todo el módulo, lo que prácticamente aumenta los costos de mantenimiento.

El principio de diseño de CS336 es que el punto medio del reactor es el centro del círculo, y el reactor se gira y se agita 180 grados hacia arriba y hacia abajo. La velocidad de agitación puede alcanzar 180 rpm. , adopta las ventajas del método de reacción de burbujeo de nitrógeno y utiliza el soplado de nitrógeno como modo de reacción opcional integrado en el método de reacción, y el efecto de alta tasa de acoplamiento del sintetizador de péptidos en el campo de la investigación científica se refleja plenamente. Desde principios del siglo XX, las principales empresas fabricantes de sintetizadores han lanzado sucesivamente productos mejorados y nuevos. Por ejemplo, Protein Technologies lanzó el sintetizador de péptidos de doble canal Tribute, que integró la función de "notificación por SMS" en el producto, aumentando la comunicación. entre usuarios y dispositivos los efectos y procesos de síntesis; Advanced ChemTech se ha dividido en dos nuevas empresas desde su quiebra y reorganización en 2005. Entre ellas, Aapptec ha continuado los pasos de producción de su predecesor y lanzó el sintetizador de tres canales Focus XC. Otra empresa estadounidense, CEM, es famosa por su fabricación de equipos de reacción orgánica de proteínas. Ha lanzado un sintetizador de péptidos por microondas que también puede sintetizar péptidos de moléculas pequeñas simples. Utiliza calentamiento por microondas para mejorar en gran medida la velocidad de reacción, aumentando la velocidad de reacción a varias o incluso diez veces la de los sintetizadores de péptidos anteriores.