多肽合成仪时代分类

2018年7月12日 19:41:46 来源: 互联网
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多肽合成仪的问世大大促进了多肽科学的发展。反过来,随着多肽科学的发展,科学家也对合成仪提出了更高的要求,从而带动了合成仪的发展。目前多肽合成仪品种繁多,从合成量上分,可分为微克级的,毫克级的,克级的和公斤级的;从功能上分,可分为研究型的,小试型的,中试型的,普通生产型的和GMP生产型的;从自动化程度上分,可分为全自动的,半自动的和手动的;从通道上分,可分为单通道的和多通道的;从技术角度上分,可分为第一代的,第二代的,和第三代的;等等。

第一代多肽合成仪

第一代多肽合成仪产生时间为上世纪六十年代末至七十年代初。

第一代多肽合成仪第一代多肽合成仪

代表产品是Beckman公司推出的Beckman 990 Peptide Synthesizer和Vega’s Biotechnologies公司推出的Vega’s 296 Peptide Synthesizer。如今该两家公司均以放弃了多肽合成仪的研发与生产,我们只能在早期的学术文献中找到其设计原理与研究情况。虽然随着生产工艺的改进和发展,第一代多肽合成仪已全部退出了市场。但1990年以前的众多肽化学文献都是在此实验设备上运行研发而来,第一代的多肽合成仪为之后的合成仪研发与制造产生了重大意义。

第二代多肽合成仪

第二代多肽合成仪诞生在上世纪八十年代。

代表产品是Protein Technologies公司推出的PS3 Peptide Synthesizer以及Advanced ChemTech公司推出的ACT peptide synthesizer Model 90。标志性特点是温和反应法合成多肽,一般可分为单纯氮气鼓泡和摇动式两种。

第二代多肽合成仪第二代多肽合成仪

PS3 的设计原理是采用氮气鼓泡的反应方式来对反应物进行搅拌,即合成仪上反应器是固定的,氮气从反应器的下方通过反应器到上部排出,在这一过程中产生的汽泡把固相和液相混合起来。这样设计的好处是结构简单,成本低,但反应相对温和:1)有时候多肽-固相载体在静电作用下会“抱团”,使其不能与液相充分混合,在这种情况下需要调高氮气的压力以消除静电作用;而在静电作用消除后要把压力立刻调低,不然的话较高的压力会把多肽-固相载体“吹”到反应器液面上方。由于多肽-固相载体具有较强的粘壁性,一旦被粘到反应器液面上方就再也无法下来,也就是无法再参加反应。显然第一代机器是无法自动作这样的压力调整的,这就是造成反应“死角”的重要原因。反应死角会降低多肽合成的效率和多肽的纯度,有的甚至造成合成的失败。2)长时间氮气鼓泡会使溶液挥发,液面降低后一部分多肽-固相载体就粘在液面上方,也无法再参加反应。3)氮气消耗量大,运行成本增大。 ACT90的设计原理是反应器在直立下围绕原点作左右摆动,或者圆周运动。ACT的多肽合成仪同样具有反应温和的特点,即转动角度与速度都不能够完全达到氨基酸耦合的极限,反应往往需要更长的时间。

第三代多肽合成仪

第三代多肽合成仪诞生在上世纪九十年代

代表产品是美国Applied Biosystems公司的ABI 433 peptide synthesizer 与C S Bio公司的CS336无死角多肽合成仪。ABI433的设计原理是反应器上方相对固定,而下方作圆周360度快速旋转,带动反应器里的固液两相从底部向上作螺旋运动,一直达到反应器的最上方。换句话说,溶液可以达到反应器内部的任意点,真正做到了无死角。由于搅拌速率可达每分钟1800转的高速,反应得以充分完全。由于无死角

第三代多肽合成仪第三代多肽合成仪

的搅拌方式保证的肽的合成纯度,ABI433型多肽合成仪(其退出多肽合成仪市场后最后一款仪器)至今在世界上还占有着很大的比例。当然,ABI产品的售价也是最高的。由于部件使用频率高,电磁阀会经常损坏,而ABI将7个电磁阀做成模块化的设计,坏掉一个电磁阀必须要更换整个模块,无形中增加了维修成本。

CS336的设计原理是反应器中点为圆心,上下做180度旋转搅拌,搅拌速度可达180rpm,同时其采用了氮气鼓泡反应方式的优越性,将氮气吹动作为可选反应方式融入反应方法中,多肽合成仪在科研领域的高耦合率效果得到充分体现。

多肽合成仪的现状

进入二十世纪以来,各大合成仪制造公司相继推出了升级产品和新产品,如Protein Technologies公司推出Tribute双通道多肽合成仪,将“短信通知”功能融入产品,增添了用户与设备之间的紧密感,更加人性化;C S Bio公司对其从研发型到生产型设备的UV Online Monitor系统配置统一升级,用户可直观看到每一部氨基酸偶联反应的状态并可根据数据调整出最佳合成效果与工艺;而Intavis则进一步将UV监测功能提升,可以在整个多肽合成反应中不间断监测多肽反应液的UV吸收信号,同时其软件可以根据仪器监测到的信号自动优化氨基酸脱保护及交联和清洗步骤的参数,极大的提升了合成难度高的多肽合成率;Advanced ChemTech公司自2005年破产重组后分裂为两家新公司,其中Aapptec延续了其前身的生产步骤,推出Focus XC三通道合成仪。美国另一家公司CEM以蛋白质有机反应设备的制造著称,推出了微波多肽合成仪同样可以合成简单的小分子多肽。其采用微波加热方式,大大提高了反应速度,将反应的速率增加到之前多肽合成仪的几倍甚至十几倍。可惜的是在加热的情况下副反应也相应增多,多肽纯度不能与之前的第三代甚至第二代产品媲美。另外,微波加热方法无法放大,故不适合用作多肽药物的研发。


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