CN114073929A - 一种高通量多肽合成装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于多肽合成领域，特别涉及一种高通量多肽合成装置及其使用方法，该装置包括“船”型反应器、固定装置、摇晃装置、废液收集装置和连接管，其中“船”型反应器两端开口横截面积小于反应器腔体；利用固定装置将多个反应器置于可保持恒温的摇晃装置中，在多肽合成过程中应用本发明的合成装置，既能稳定控制反应条件、节省原料和试剂，又能够同时满足大量或者多种类多肽的合成需求，有利于多肽的稳定性及高效合成，可广泛应用于多肽，特别是困难肽的高通量合成技术领域。

Description

一种高通量多肽合成装置及其使用方法

技术领域

本发明属于多肽合成领域，特别涉及一种高通量多肽合成装置及其使用方法。

背景技术

在1980年代初期，世界上出现第一台真正意义上的多肽合成仪，由此，多肽固相合成进入了快速发展并经历过二代、三代演变出了很多不同样式的多肽固相合成装置。

2004年，杭州中肽公司公开了一种高通量多肽合成方法与装置，这种高通量多肽合成装置主要由多肽反应器、多肽芯片以及多肽洗脱器(李湘等，高通量多肽合成方法与装置，CN1490327 A，2004.04.21)。2018年，南京肽业生物科技公司公开了一种高通量固相多肽合成装置，其包括，包括恒温管架、多肽合成管、废液收集管、氮气罐和废液收集瓶(徐红岩等，高通量固相多肽合成装置，CN 208776625 U，2019.04.23)。2018年，润辉生物技术公司公开了一种连续高通量多肽合成装置，其解决了现有多肽的合成操作复杂、成本高、合成效率低的技术问题，其设有反应柱、真空泵、废液收集装置、试剂盛放装置和废液导流管，还设有蠕动泵，反应柱设有上柱、下柱、第一砂芯装置和第二砂芯装置，下柱为漏斗状结构(姬胜利等，一种连续高通量多肽合成装置，CN 207619301 U，2018.07.17)。

然而这些公开的装置都存在一些问题或缺陷：1.在静电作用下，在反应过程中树脂会结块，固液不能混合均匀，则需要调高氮气的压力以消除静电作用；然而，较高的压力会把多肽-固相载体“吹”到反应器液面上方，出现粘壁，最后黏壁的树脂则无法参加反应；2.长时间氮气鼓泡，溶剂挥发迅速，固液混合不均匀，而合成失败；同时大量溶剂挥发，生产环境恶劣，不利于环保；3.整个过程不断输入氮气，氮气消耗量大，运行成本增大。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种多肽合成装置，所述装置包括含有腔体的反应器(9)、固定装置(8)和摇晃装置(7)，所述反应器(9)腔体的两端分别设有排液口(11)和加料口(12)，所述排液口(11)和加料口(12)均高于反应器(9)腔体，所述腔体内部靠近排液口一端平行于腔体截面设有过滤装置(10)；所述固定装置(8)固定反应器(9)，并置于摇晃装置(7)中。

进一步，所述反应器(9)两端的排液口(11)和加料口(12)的横截面积均小于反应器(9)腔体横截面积。

进一步，所述加料口(12)横截面积大于排液口(11)横截面积。

进一步，所述反应器(9)呈“船”型，由玻璃搪塑而成。本发明所述反应器呈“船”型不是对反应器具体形状的限制，是指反应器的腔体中间大，两端缩紧形成排液口和加料口。所述“船”型反应器中间的腔体可以是任意形状的，长方形，椭圆形等均可。

进一步，所述排液口(11)和加料口(12)高度一致或者不一致。优选地，所述排液口(11)和加料口(12)高度一致。

进一步，所述固定装置(8)根据反应器(9)大小设定孔位，反应器(9)固定于孔位中。

优选地，所述固定装置(8)容纳3-12个反应器(9)。更优选地，所述固定装置(8)容纳3-7个反应器(9)。所述固定装置(8)设定两个或多个孔位通常是平行放置的，使得尽量多的反应器固定在孔位内，达到高通量的合成多肽的目的。

优选地，所述固定装置(8)由耐腐蚀的保温材料制成，更优选为耐腐蚀的泡沫棉制成。所述固定装置(8)可以由任意耐腐蚀轻便保温材料制成，如泡沫、泡沫棉、海绵等。

进一步，所述摇晃装置(7)容纳1-4个固定装置(8)。所述摇晃装置可以是任意能够使固定装置中反应器上下、左右规则或不规则晃动的装置，包括摇床等。

优选地，所述摇晃装置(7)为摇床，转速可调节为0-200r/min。

优选地，所述摇晃装置(7)为可设置温度的摇床，优选为可设置温度的恒温摇床。本发明中所述摇床装置可设置温度为10℃到100℃，优选为20-80℃，更优选为25-60℃。

进一步，所述装置包括废液罐(4)和真空泵(1)，所述废液罐(4)顶部设有第一开口(13)和第二开口(14)，所述废液罐(4)的第一开口(13)通过第一连接管(2)与真空泵(1)相连，所述废液罐(4)的第二开口(14)通过第二连接管(3)与反应器(9)的排液口(11)相连。

优选地，所述废液罐(4)内置压力感应装置(6)。

优选地，所述废液罐(4)在内部且靠近顶部设置液面报警装置(5)。

进一步，所述废液罐(4)在靠近底部设置第三开口(15)，所述第三开口(15)设有阀门(16)。

本发明中所述废液罐(4)为耐腐蚀耐高压的不锈钢材质，如302不锈钢、303不锈钢、304不锈钢等，优选为304不锈钢；所述阀门(6)也是由耐腐蚀的材料制成。

本发明中连接反应器，真空泵及废液罐的连接管可以是耐高压耐腐蚀的橡胶管。

本发明中所述过滤装置是指起到过滤功能的装置，包括滤膜或者滤芯。所述过滤装置可以是过滤砂芯板。

本发明具体提供一种多肽固相合成装置，所述装置包括真空泵(1)、废液罐(4)、摇床装置(7)、固定装置(8)和含有腔体的反应器(9)：

所述反应器(9)两端分别设有排液口(11)和加料口(12)，所述排液口(11)和加料口(12)均高于反应器(9)腔体，所述腔体内部靠近排液口一端平行于腔体截面设有过滤装置(10)；

所述固定装置(8)固定反应器(9)，并置于摇晃装置(7)；

所述废液罐(4)顶部设有第一开口(13)和第二开口(14)，所述废液罐(4)的第一开口(13)通过第一连接管(2)与真空泵(1)相连，所述废液罐(4)的第二开口(14)通过第二连接管(3)与反应器(9)的排液口(11)相连。

进一步，所述反应器(9)两端的排液口(11)和加料口(12)的横截面积均小于反应器(9)腔体横截面积。

进一步，所述排液口(11)和加料口(12)高度一致，且所述加料口(12)横截面积大于排液口(11)横截面积。

进一步，所述反应器(9)呈“船”型，由玻璃搪塑而成。

进一步，所述固定装置(8)根据反应器(9)大小设定孔位，反应器(9)固定于孔位。

优选地，所述固定装置(8)容纳3-12个反应器(9)。

优选地，所述固定装置(8)由耐腐蚀的保温材料制成，优选为耐腐蚀的泡沫棉制成。

进一步，所述摇晃装置(7)容纳1-4个固定装置(8)。优选地，所述摇晃装置(7)为摇床，转速可调节为0-200r/min；所述摇晃装置(7)为可设置温度的摇床，优选为可设置温度的恒温摇床。

本发明还提供了一种利用上述多肽合成装置合成多肽的方法，包括如下步骤：

步骤1：树脂溶胀

将适量树脂和溶剂从加料口(12)加入反应器(9)腔体中，树脂溶胀之后，打开真空泵(1)，将反应器(9)中残留溶剂抽至废液罐(4)中，重复上述操作直至得到合适的溶胀树脂；

步骤2：树脂脱保护基

从步骤1反应器(9)的加料口(12)中加入脱保护试剂，放入摇晃装置(7)中，调节摇晃装置(7)至合适的温度和转速进行脱保护反应，反应完成后打开真空泵，抽滤，得到脱保护基的树脂；

步骤3：树脂洗涤

从步骤2反应器(9)的加料口(12)加入适量洗涤剂，摇晃装置(7)设置合适的转速，进行洗涤，洗涤后打开真空泵(1)，抽滤，重复洗涤操作直至洗涤完全；

步骤4：氨基酸的缩合

按照多肽的合成需要，依次从加料口(12)向步骤3各反应器(9)中加入适量的氨基酸原料和缩合试剂，摇晃装置调节合适的温度和转速，进行氨基酸的缩合反应；每次加入氨基酸原料之前，重复操作步骤II和步骤III，直至偶联上多肽所有的氨基酸；打开真空泵(1)抽滤后得到树脂肽。

步骤5：树脂肽的裂解

从步骤4反应器(9)的加料口(12)中加入裂解试剂，调节摇晃装置(7)至合适的温度和转速进行裂解反应，反应完成后，从排液口(11)倒出。

本发明还提供了上述的多肽合成装置在困难肽固相合成中的应用。

本发明涉及一种高通量固相多肽合成装置，包括多肽“船”型反应器，反应器固定装置，恒温摇床，真空泵及废液罐。所述的多肽“船”型反应器，外形类似于船型，由玻璃搪塑而成，内置过滤砂芯板，排液口在砂芯板一端，加料口略大于排液口，高度一致，每个反应器都是独立个体，互不干扰；所述反应器固定装置的材料是耐腐蚀的轻便的泡沫棉，每个孔位大小根据反应器的大小而定，每个固定装置可容纳3-12个反应器；所述的废液罐为耐腐蚀耐高压的不锈钢材质，内置压力装置和废液高液面报警装置。多肽“船”型反应器，真空泵及废液罐通过耐高压耐腐蚀的橡胶管连接。通过使用恒温摇床，多肽“船”型反应器处于恒温及干燥状态，并处于摇晃，固液混合均匀，有利于多肽的稳定及高效合成，通过设置多个“船”型反应器，可平行合成多条序列，提高生产效率，并其解决了现有多肽合成装置成本及维护成本高，多肽合成操作复杂，可广泛应用于多肽合成技术领域。

本发明解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种高通量的多肽合成的装置，所述装置包括多肽“船”型反应器，反应器固定装置，恒温摇床，真空泵以及废液罐。

所述的多肽“船”型反应器，外形类似于船型，由玻璃搪塑而成，内置过滤砂芯板，排液口在砂芯板一端，加料口略大于排液口，高度一致，每个“船”型反应器都是独立个体，互不干扰；

所述反应器固定装置的材料是耐腐蚀的轻便的泡沫棉，每个孔位大小根据反应器的大小而定，每个固定装置可容纳3-12个反应器；

所述的摇床，可任意方向摇晃，如上下、左右规则或不规则摇晃等，转速可调节0-200r/min，优选为60r/min；

所述的废液罐为耐腐蚀耐高压的不锈钢材质；所述的废液罐上端设置第一开口和第二开口，下端设置第三开口，所述的第一开口与真空泵相连，所述的第二开口与“船”型反应器的排液口相连，避免废液进入真空泵；所述的第三开口为废液罐的排液口，并设置废液阀门，方便排液；

多肽“船”型反应器，真空泵及废液罐通过耐高压耐腐蚀的橡胶管连接；

作为本发明的一种改进，所述的摇床为恒温摇床，多肽“船”型反应器处于恒温及干燥状态，并处于摇晃，固液混合均匀，有利于多肽的稳定及高效合成；

作为本发明一种改进，所述的废液罐内置压力装置，可提醒压力过大，提高安全性；

作为本发明一种改进，所述的废液罐内置，液面报警装置，提醒废液过多，及时处理，提高安全性；

作为本发明的一种改进，所述多肽“船”型反应器9的数目为4-12个，“船”型反应器的固定装置8的数目为1-4个，数目越多，处理效率越高。

有益技术效果：

相对于现有技术，本发明的优点如下，解决了现有多肽合成装置及维护成本高，合成操作复杂的问题，首先，多肽“船”型反应器，由于其两端的加料口和排液口高于腔体，有利于对反应器中反应物的摇晃均匀，在不通入氮气的情况下，也能使得固液混合均匀，原料和试剂充分接触反应，且加料口和排液口的横截面积小于腔体，在多肽合成过程中，可以最大程度地避免试剂蒸发，节省成本；其次，通过使用恒温摇床，多肽“船”型反应器处于恒温及干燥状态，反应条件更稳定、易控制，有利于多肽的稳定性，适于困难肽的合成；除此之外，摇床中可以存放多个多肽反应器，一次操作可以高效、大量地合成的某一多肽，或者同时高效合成不同种类多肽的操作，相比于传统手动固相合成能较大节约成本、人力；因此，利用本发明的多肽合成装置，在多肽合成过程中，既能稳定控制反应条件、节省原料和试剂，又能够同时满足大量或者多种类多肽的合成需求，可广泛应用于多肽，特别是困难肽的高通量合成。

附图说明

图1为实施例1的合成装置图，图1左侧为整个装置的效果图，图1右侧为反应器(9)的局部放大图；

图2为实施例3的合成装置图；

图3为实施例4的合成装置图。

具体实施方式

下述非限制性实施例1-6用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明进行的任何修改和改变，都属于本发明的保护范围。本发明中所使用的方法如无特殊规定，均为常规的方法；所使用的原料和装置，如无特殊规定，均为常规的市售产品。

实施例1

如图1，一种高通量多肽合成装置，包括多肽“船”型反应器9，反应器固定装置8，恒温摇床7，真空泵1以及废液罐4。

所述的多肽“船”型反应器9，外形类似于“船”型，由玻璃搪塑而成，内置过滤砂芯板10，排液口11在砂芯板10一端，加料口12略大于排液口11，高度一致，每个“船”型反应器都是独立个体，互不干扰；

所述反应器固定装置8的材料是耐腐蚀的轻便的泡沫棉，每个孔位大小根据反应器的大小而定，每个固定装置8可容纳3-12个反应器；

所述的摇床7，可任意方向摇晃，如上下、左右规则或不规则摇晃等，转速可调节0-200r/min，优选为60r/min；

所述的废液罐4为耐腐蚀耐高压的不锈钢材质；所述的废液罐4上端设置第一开口13和第二开口14，下端设置第三开口15，所述的第一开口13与真空泵1相连，所述的第二开口14与“船”型反应器9的排液口11相连，所述的第三开口15为废液罐4的排液口，并设置废液阀门16，方便排液；

多肽“船”型反应器9，真空泵1及废液罐4通过耐高压耐腐蚀的橡胶管2，3连接。

所述橡胶管3，连接废液罐的一端管口始终保持在报警液面以上，避免废液进入真空泵。

实施例2

作为本发明的一种改进，所述的摇床为恒温摇床，可以通过设置摇床的温度、湿度和转速，使多肽“船”型反应器9处于恒温及干燥状态，并处于摇晃，固液混合均匀，有利于多肽的稳定及高效合成。

实施例3

作为本发明一种改进，如图2所示，所述的废液罐4内置压力装置6，可提醒废液罐中负压压力过大，提高安全性。

实施例4

作为本发明一种改进，如图3所示，通过透明耐腐蚀橡胶管连接，所述的废液罐4内置液面报警装置5，提醒废液过多，及时处理，提高安全性。

实施例5

作为本发明的一种改进，所述多肽“船”型反应器9的数目为3-12个，“船”型反应器的固定装置8的数目为1-4个，数目越多，处理效率越高。

实施例6

上述的多肽合成装置的使用方法，具体如下：

1.树脂溶胀

将已改造好的树脂从加料口12加入”船”型反应器9中，加入适量的DCM，5min后，打开真空泵1，从“船”型反应器9的排液口11抽滤后，再次加入适量的工业DMF，摇晃均匀后，再次打开真空泵1，从排液口11抽滤；

2.脱Fmoc保护基

将步骤1中“船”型反应器9加入适量的20％Pip/DMF，放入恒温摇床7，反应20min；

3.树脂洗涤

打开真空泵1，从排液口11抽滤，然后从加料口12补加适量工业DMF，摇晃均匀后，再次打开真空泵1，从排液口11抽滤，重复5次，即洗涤完成；

4.氨基酸的缩合

向步骤3中“船”型反应器9的加料口12，加入要需要缩合的保护氨基酸，缩合试剂，放入50℃的恒温摇床7震荡反应1h，直至合成所有氨基酸得到多肽树脂。对于有些合成困难多肽，在本装置提供的恒温摇晃的反应器9中缩合更容易，更节约时间，缩合效率更高。

5.树脂肽裂解

向含步骤4中得到的树脂肽的“船”型反应器9，从加料口12加入适量的特定裂解试剂，在恒温摇床7中，摇晃2.5h后，从排液口11排出。

本发明还可以将实施例2、3、4、5所述技术特征中的至少一个与实施例1组合形成新的实施方式。需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述基础上做出的等同替换或者替代均属于本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种多肽合成装置，其特征在于，所述装置包括含有腔体的反应器(9)、固定装置(8)和摇晃装置(7)，所述反应器(9)腔体的两端分别设有排液口(11)和加料口(12)，所述排液口(11)和加料口(12)均高于反应器(9)腔体，所述腔体内部靠近排液口一端平行于腔体截面设有过滤装置(10)；所述固定装置(8)固定反应器(9)，并置于摇晃装置(7)中。

2.权利要求1所述的多肽合成装置，其特征在于，所述反应器(9)两端的排液口(11)和加料口(12)的横截面积均小于反应器(9)腔体横截面积。

3.权利要求1或2所述的多肽合成装置，其特征在于，所述加料口(12)横截面积大于排液口(11)横截面积。

4.权利要求1-3中任一项所述的多肽合成装置，其特征在于，所述反应器(9)呈“船”型，由玻璃搪塑而成。

5.权利要求1-4中任一项所述的多肽合成装置，其特征在于，所述固定装置(8)根据反应器(9)大小设定孔位，反应器(9)固定于孔位。

6.权利要求5所述的多肽合成装置，所述固定装置(8)容纳3-12个反应器(9)。

7.权利要求1-6中任一项所述的多肽合成装置，其特征在于，所述固定装置(8)由耐腐蚀的保温材料制成，优选为耐腐蚀的泡沫棉制成。

8.权利要求1-7中任一项所述的多肽合成装置，其特征在于，所述摇晃装置(7)容纳1-4个固定装置(8)。

9.权利要求1-8任一项所述的多肽合成装置，其特征在于，所述摇晃装置(7)为摇床，转速可调节为0-200r/min。

10.权利要求1-9中任一项所述的多肽合成装置，其特征在于，所述摇晃装置(7)为可设置温度的摇床，优选为可设置温度的恒温摇床。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的多肽合成装置，其特征在于，所述装置进一步包括废液罐(4)和真空泵(1)，所述废液罐(4)顶部设有第一开口(13)和第二开口(14)，所述废液罐(4)的第一开口(13)通过第一连接管(2)与真空泵(1)相连，所述废液罐(4)的第二开口(14)通过第二连接管(3)与反应器(9)的排液口(11)相连。

12.权利要求11所述的多肽合成装置，其特征在于，所述废液罐(4)内置压力感应装置(6)。

13.权利要求11或12所述的多肽合成装置，其特征在于，所述废液罐(4)在内部且靠近顶部设置液面报警装置(5)。

14.权利要求11-13中任一项所述的多肽合成装置，其特征在于，所述废液罐(4)在靠近底部设置第三开口(15)，所述第三开口(15)设有阀门(16)。

15.一种利用权利要求1-14中任一项所述的多肽合成装置合成多肽的方法，包括如下步骤：

步骤1：树脂溶胀

将适量树脂和溶剂从加料口(12)加入反应器(9)腔体中，树脂溶胀之后，打开真空泵(1)，将反应器(9)中残留溶剂抽至废液罐(4)中，重复上述操作直至得到合适的溶胀树脂；

步骤2：树脂脱保护基

从步骤1反应器(9)的加料口(12)中加入脱保护试剂，放入摇晃装置(7)中，调节摇晃装置(7)至合适的温度和转速进行脱保护反应，反应完成后打开真空泵，抽滤，得到脱保护基的树脂；

步骤3：树脂洗涤

从步骤2反应器(9)的加料口(12)加入适量洗涤剂，摇晃装置(7)设置合适的转速，进行洗涤，洗涤后打开真空泵(1)，抽滤，重复洗涤操作直至洗涤完全；

步骤4：氨基酸的缩合

按照多肽的合成需要，依次从加料口(12)向步骤3各反应器(9)中加入适量的氨基酸原料和缩合试剂，摇晃装置(7)调节合适的温度和转速，进行氨基酸的缩合反应；每次加入氨基酸原料之前，重复操作步骤2和步骤3，直至偶联上多肽所有的氨基酸；打开真空泵(1)抽滤后得到树脂肽。

步骤5：树脂肽的裂解

从步骤4反应器(9)的加料口(12)中加入裂解试剂，调节摇晃装置(7)至合适的温度和转速进行裂解反应，反应完成后，从排液口(11)排出。

16.权利要求1-14中任一项所述的多肽合成装置在困难肽固相合成中的应用。

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