微波多肽合成仪是在传统固相合成仪基础上,引入微波能量来加速和优化化学反应的核心设备。其使用步骤可分为准备、合成程序执行、后处理三个阶段,其核心优势在于微波辐射能显著提高反应速率和效率。
第一阶段:合成前准备
1、序列与程序设计:在配套计算机软件中输入目标多肽的氨基酸序列。软件将自动计算试剂用量,并生成包含每一步微波功率、加热温度、反应时间等关键参数的合成程序。
2、试剂与树脂准备:
固相载体:称取适量树脂(其负载量决定合成规模)放入专用的合成反应器中。
氨基酸溶液:将每一个被保护的氨基酸单体,按照计算好的摩尔当量,分别溶解于特定的偶联溶剂(如DMF)中,并置于仪器的指定试剂位。
试剂准备:准备好脱保护剂(如用于Fmoc法的哌啶溶液)、活化剂(如HBTU、HATU等)、洗涤溶剂等,并装入仪器对应的储液瓶。
第二阶段:自动化微波合成循环
这是仪器自动执行的核心过程,每一步都在微波辐照下进行:
1、溶胀与洗涤:程序启动,先用溶剂使干燥的树脂充分溶胀,以增加反应位点可及性。
2、脱保护循环:向反应器加入脱保护剂,在设定的微波功率和温度(例如50-75°C)下进行反应。通常仅需1-3分钟即可完全移除Fmoc保护基,传统方法则需要20分钟以上。随后用大量溶剂彻底洗涤树脂。
3、偶联循环:这是最关键步骤。仪器将活化的氨基酸溶液和活化剂溶液同步或依次注入反应器。在微波加热(温度通常控制在50-90°C)下,肽键形成反应在数分钟(通常2-10分钟)内即可完成,效率接近99.5%以上,远超传统数小时的效果。反应后再次进行彻底洗涤。
4、循环延伸:上述“脱保护-洗涤-偶联-洗涤”步骤为一个循环。仪器自动按序列顺序重复此循环,直至完成最后一个氨基酸的连接。
第三阶段:合成后处理与纯化
此阶段通常在仪器外进行:
1、最终洗涤与干燥:合成完成后,仪器用不同溶剂(如DMF、甲醇、二氯甲烷等)依次洗涤树脂,然后抽干。
2、切割与脱保护:将树脂从反应器转移至专用容器,加入切割试剂(如TFA为主的混合酸)。此步骤在室温或轻微加热下进行约1-3小时,将多肽从树脂上切下并移除所有侧链保护基。
3、沉淀与纯化:将多肽溶液滴入冷的乙醚中沉淀,离心获得粗肽粉末。最后使用高效液相色谱进行纯化,并经质谱鉴定确认。
总结而言,
微波多肽合成仪的使用,是通过精密编程,让微波能量精准作用于每个合成步骤,从而将传统需要数天甚至数周的合成过程,缩短至数小时,是现代高通量、高效率多肽合成的强大工具。