La síntesis química de los péptidos se puede llevar a cabo utilizando técnicas de fase de solución clásica, pero se han reemplazado en la mayoría de los entornos de I + D por métodos de fase sólida, aunque la síntesis de fase de solución sigue siendo útil en algunas producción a gran escala de péptidos para fines industriales. .
El método establecido para la producción de péptidos sintéticos en el laboratorio se conoce como Síntesis de péptidos de fase sólida (Spps). Pionero por Robert Bruce Merrifield, SPPS permite el ensamblaje rápido de una cadena de péptidos a través de reacciones sucesivas de derivados de aminoácidos en un soporte de resina de cuentas de solventes macroscópicamente insolubles.
El soporte sólido consiste en pequeñas perlas de resina polimérica funcionalizadas con grupos reactivos (como grupos amina o hidroxilo) que se vinculan con la cadena de péptidos nacientes. Como el péptido permanece unido covalentemente al soporte en toda la síntesis, se pueden eliminar el exceso de reactivos y productos laterales mediante lavado y filtración. Este enfoque evita el aislamiento relativamente que requiere mucho tiempo del péptido del producto de la solución después de cada paso de reacción, que se requeriría al usar la síntesis de fase de solución convencional.
En comparación con la síntesis de péptidos de fase líquida (LPP) para la preparación y la fabricación a gran escala de péptidos sintéticos, la síntesis de péptidos de fase sólida (SPP) tiene muchas ventajas. Con la excepción de la síntesis de secuencias de péptidos cortos (es decir, menos de 5 residuos de aminoácidos), SPPS es más rápido, más eficiente y económico que la síntesis de péptidos de fase líquida (LPP). Algunas de las ventajas de SPPS incluyen:
Los reactivos y productos en exceso se pueden lavar fácilmente.
El uso de reactivos excesivos aumenta las velocidades de reacción y las reacciones de impulso a la finalización.
Los intermedios no requieren aislamiento o caracterización.
Acceso a una gama más amplia de solventes con baja volatilidad y alta polaridad.
El péptido atado proporciona un microambiente "pseudo-dilute" que puede inhibir las reacciones intermoleculares que hacen que algunas modificaciones sean más fáciles de lograr.
Compatibilidad con la tecnología de síntesis automatizada
Dado que el péptido está inmovilizado en un soporte sólido (es decir, resina) en SPPS, los intermedios no están aislados y no requieren purificación o caracterización analítica. Durante la fase de síntesis, el péptido unido a la resina permanece aislado en el mismo recipiente de reacción y no se transfiere hasta que la cadena peptídica completamente alargada se escinde de la resina (ver el esquema SPPS a continuación). Después de cada reacción (por ejemplo, acoplamientos y des-protecciones), el exceso de reactivos y solventes se puede lavar fácilmente con lavados de solvente repetidos. Además, se pueden utilizar solventes altamente polares como N, N-dimetilformamida (DMF) y N-metil-2-pirrolidona (NMP), donde los mismos solventes en un LPP son difíciles de eliminar y los intermedios son problemáticos para aislar . Si bien la preactivación de los aminoácidos con reactivos de acoplamiento es adecuada en solventes más volátiles como el diclorometano (DCM), los pasos de acoplamiento a menudo son más eficientes con cierta cantidad de DMF o NMP presente.
Por el contrario, el esquema LPPS necesita pasos adicionales en el proceso de fabricación en comparación con las SPP. Después de cada paso de reacción, se requiere un trabajo acuoso para aislar el intermedio, seguido de purificación y caracterización analítica. En LPP, cada reacción de acoplamiento y des-protección genera un intermedio químico único que requiere una caracterización completa si se fabrica en un entorno CGMP. Los intermedios típicamente contienen grupos de cadena lateral de aminoácidos protegidos, lo que hace que sean muy hidrófobos y, por lo tanto, difíciles de manejar y purificar.
Además, si bien existen sintetizadores de química orgánica automatizada para LPP, los sintetizadores de péptidos automatizados para SPP son mucho más comunes, ya que son más fáciles de diseñar y costar menos de fabricación. Los LPP automatizados son considerablemente más complicados debido a los múltiples tipos de cristalería y equipos requeridos. Para cada paso de acoplamiento y desprotección, se utilizan un recipiente de reacción equipado con un dispositivo de agitación, un separador y rotoevaporador. Después de la finalización de cada reacción, la mezcla de reacción se divide en una capa orgánica y acuosa, y la capa orgánica se lava con agua ácida o básica, agua, salmuera y luego se seca con un agente de secado inorgánico (ex: MGSO4 o NA2SO4) . Luego, el agente de secado se filtra y la solución se concentra por roto-evaporación para producir el producto como sólido o aceite. Los sintetizadores de péptidos automatizados para SPP, por otro lado, son muy comunes y se encuentran en casi cualquier laboratorio que sintetiza regularmente péptidos. Debido a que el péptido unido a la resina permanece en el mismo recipiente de reacción a lo largo de la síntesis, el único requisito de automatización es la entrega de solventes.
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