CZ280720B6 - Reaktor pro multisekvenční syntézu peptidů a knihoven peptidů - Google Patents

Reaktor pro multisekvenční syntézu peptidů a knihoven peptidů Download PDF

Info

Publication number
CZ280720B6
CZ280720B6 CZ932792A CZ279293A CZ280720B6 CZ 280720 B6 CZ280720 B6 CZ 280720B6 CZ 932792 A CZ932792 A CZ 932792A CZ 279293 A CZ279293 A CZ 279293A CZ 280720 B6 CZ280720 B6 CZ 280720B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
reactor
inlets
synthesis
peptide
peptides
Prior art date
Application number
CZ932792A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ279293A3 (en
Inventor
Jan Kalousek
Vít Ing. Pokorný
Manfred Ing. Csc. Pavlík
Petr Ing. Mudra
Markéta Mgr. Rinnová
Zdeněk Ing. Voburka
Karel Ing. Ženíšek
Zdeněk Barták
Jan Bolf
Original Assignee
Ústav Organické Chemie A Biochemie Avčr
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ústav Organické Chemie A Biochemie Avčr filed Critical Ústav Organické Chemie A Biochemie Avčr
Priority to CZ932792A priority Critical patent/CZ280720B6/cs
Publication of CZ279293A3 publication Critical patent/CZ279293A3/cs
Publication of CZ280720B6 publication Critical patent/CZ280720B6/cs

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0046Sequential or parallel reactions, e.g. for the synthesis of polypeptides or polynucleotides; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making molecular arrays

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Reaktor pro multisekvenční syntézu peptidů a knihoven peptidů, je tvořený válcem (1), shora uzavřeným otočnou hlavou (5) se středovým míchadlem (9) a s otvory pro přívody roztoků aminokyselin, rozpouštědel a činidel a odvod produktu, a na spodní strabě opatřeným tělesem (20) reaktoru se středovým kuželem (6). Ve středovém kuželu (6) jsou po celém jeho povrchu od středu ke vstupům (2) vytvořena radiální zahloubení (26), jejichž počet odpovídá vstupům (2) vytvořeným v tělese (20) po obvodu reaktoru mezi stěnami válce (1) a středovým kuželem (6). Vstupy (2) ústí do pod nimi uložených výměnných nádobek (4) na spodním konci opatřeným fritou (3), uložených ve spodním dílu (8), ve kterém jsou pod fritami (3) vytvořeny kanálky (7). Ve vedení (11) společné desky (12) jsou upevněny přívodní hadičky (17) roztoků aminokyselin a činidel, zatímco společná deska (12) je uložena suvně ve vertikálním směru nad hlavou (5), s níž je mechanicky spojená a otočná. Odvod (23) náplně je přes jímku (15), přepíŕ

Description

Reaktor pro multisekvenční syntézu peptidů a knihoven peptidu
Oblast techniky
Vynález se týká reaktoru pro multisekvenční syntézu peptidů a knihoven peptidů na pevném nosiči.
Dosavadní stav techniky
Syntéza peptidů na pevné fázi podle R. B. Merrifielda, popsaná například v publikaci Stewart J. M, and Young J. D.. Solid Phase Peptide Synthesis. Freeman. San Francisco, 1985, vnesla do této oblasti syntézy peptidů i možnosti částečné nebo úplné automatizace, viz Merrifield R. B.. Stewart J. M, and Jarnberg N.. Apparatus for the automated synthesis of peptides. US 3,531,258. Brunfeldt K. Roepstorff P, and Halstrom J.. Reaction systém. US 3,557,077. Kubodera T.. Hara 1, and Makabe H.. Apparatus for synthesis of peptides or the like organic compounds. US 3,647,390. Won Kil Park and D. Regoli. Systém for the solid phase synthesis. US 3,715,190. Bridgham J, et al. Automated polypeptide synthesis apparatus. US 4,668,476. Saneii Η. H.. Solid phase synthesizer. US 4,746,490, a tím i řadu realizovaných nebo navrhovaných syntetizátorů. V zásadě se liší chemickou metodologií syntézy, nejčastěji Fmoc nebo Boc strategie: Atherton E, and Sheppard R. C.,
1989. Solid phase peptide synthesis. A practical approach. IRL Oxford University Press. Barany G, and Merrifield R. B., 1980. Solid-phase peptide synthesis. The peptides. Gross and Meienhofer (Eds.) str. 1-284. Academie Press, nebo nosičem, různé druhy polymerů, bavlna a podobně. Alternativě Carriers and Methods in Solid Phase Synthesis. Lebl M.. Eichler J, and Bienert M.: Peptides
1990. Giralt and Andren (Eds.), str. 153-155, a nebo technickým a konstrukčním řešením. Dosud známá konstrukční řešení syntetizátorů se zaměřují na současnou syntézu maximálního množství daných peptidů, nebo na syntézu pouze jednoho a nebo omezeného počtu peptidů v maximálně možné kvalitě a případně i množství. V nedávné době k těmto dvěma přístupům přibyl ještě další, jehož snahou je získat všechny možné kombinace aminokyselinových řetězců o zvolené délce a z předem zvolených aminokyselin a tento způsob je popsán v Lam K. S.. Salmon S. E.. Hersh E. M.. Hrubý V. J.. Kazmierski W. M, and Knapp R. J.. A new type of synthetic peptide library for identifiing ligandbinding activity, 1991. Nátuře vol. 354, str. 82-84. Houghten R. A.. Pinilla C.. Blondelle S. E.. Appel J. R.. Dooley C. T, and Cuervo J. H.. Generation and use of synthetic peptide combinatorial libraries for basic research and drug discovery, 1991. Nátuře vol. 354 str. 84-86. Touto takzvanou randomizací se získá banka, neboli knihovna peptidů, jejichž nejrůznější aktivity jsou předmětem dalšího testování.
Dosud známá automatická verze syntetizátoru je tvořena válcem, nasazeným na kruhovém tělese, po jehož obvodu jsou vytvořeny komůrky s pevným nosičem, z nichž každá je ze spodní strany opatřena fritou s výpustným kanálkem a dalším nezbytným příslušenstvím. Válec je uzavřen hlavou s přívody roztoků aminokyselin, rozpouštědel a činidel. U tohoto typu reaktoru však nebylo uspokojivě vyřešeno čištění komůrek po syntéze a zejména pak rovnoměrná distribuce pevného nosiče do jednotlivých komůrek v případě syn-1CZ 280720 B6 tézy peptidové knihovny. Konstrukce reaktoru neumožňuje pružné změny objemu použitého nosiče.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky odstraňuje reaktor pro multisekvenční syntézu peptidů a knihoven peptidů, tvořený válcem,, shora uzavřeným otočnou hlavou se středovým míchadlem a s otvory pro přívody rozpouštědel, roztoků aminokyselin a činidel, a na spodní straně opatřeným tělesem reaktoru se středovým kuželem. Podstata řešení podle vynálezu spočívá v tom, že ve středovém kuželu jsou po celém jeho povrchu od středu ke vstupům vytvořena radiální zahloubení, jejichž počet odpovídá vstupům, vytvořených ve dnu tělesa po obvodu reaktoru mezi stěnami trubice a středovým kuželem. Vstupy ústí do pod nimi uložených výměnných nádobek, na spodním konci opatřených fritou, uložených ve spodním dílu. Pod fritami jsou vytvořeny výpustné kanálky. Hlava je mechanicky spojena s horním tělesem, mezi nímž a hlavou je suvně ve vertikálním směru a otočně s hlavou a horním tělesem uložena společná deska, opatřená průchozími vedeními, v nichž jsou uloženy přívodní hadičky roztoků aminokyselin a činidel. Reakční nádoba je dále opatřena odvodem, spojeným přes jímku, přepínací ventil a čerpadlo s přívodem, ústícím do kónické duté části otočné hlavy a následně do reakční nádoby.
Výměnné nádobky jsou výhodně po obvodu opatřeny vnitřními výstupky.
Výhodou reaktoru podle vynálezu je možnost jeho použití pro syntézu peptidů oběma hlavními postupy Fmoc a Boc. Konstrukce zůstává pro oba postupy stejná, mění se pouze počet a druh rozpouštědel a činidel. Kromě uvedeného reaktor umožňuje odštěpení navázaných peptidů z nosiče a jejich jímání do zkumavek kolektoru. Podstatnou výhodou tohoto provedení reaktoru je, že umožňuje jak syntézu peptidů, tak syntézu peptidových knihoven při využití principu flotace a sedimentace k rovnoměrnému statistickému rozdělení částic pevného nosiče. Vzhledem k tomu, že v tomto reaktoru je možno provádět běžnou syntézu peptidů spolu s randomizačni syntézou, lze automatizovat i přípravu peptidů, které mají randomizovanou pouze část své sekvence. Radiální zahloubení, vytvořená na povrchu středového kužele a vstupů do nádobek, rozdělí půdorysnou plochu reaktoru na stejné, ostře ohraničené výseče. Pevný nosič po promíchání v roztoku je rovnoměrně distribuován do všech nádobek, rozmístěných po obvodu reaktoru. Reaktor je rozebíratelný, což zjednodušuje manipulaci a zejména čištění všech jeho částí. Nádobky jsou výměnné a po vyčištění je lze opět použít. Výšku a objem nádobek lze měnit podle požadavků. Deska, ve které jsou upevněny držáky pro přívody roztoků aminokyselin a činidel, je opatřena vertikálním pohybem. Pozice desky v horní poloze zamezí znečištění a ulpění nosiče v ústí přívodů.
Přehled obrázků na výkrese
Na přiložených výkresech je na obr. 1 znázorněno jedno z možných provedení reaktoru podle vynálezu a na obr. 2 jedna z variant provedení středového kužele.
-2CZ 280720 B6
Příklady provedení vynálezu
Reaktor pro multisekvenční syntézu peptidů a peptidových knihoven podle obr. 1 je tvořený válcem £, uloženým na tělese 20 se středovým kuželem 6. Mezi kuželem 6 a stěnou válce £ jsou v tělese 20 po obvodu reaktoru vytvořeny vstupy 2, ústící do pod nimi uložených výměnných nádobek 4, na spodním konci opatřených fritou 3. Ve středovém kuželu 6 jsou po celém jeho povrchu vytvořena radiální zahloubení 26., která se rozšiřují od středového hrotu kužele 6. k jednotlivým vstupům 2. Každému radiálnímu zahloubení 26 tak odpovídá jeden vstup 2. Výměnné nádobky £ jsou uloženy na spodním dílu 8, ve kterém jsou pod fritami 3 vytvořeny kanálky 7, uzavírané ventily 21. Reaktor je shora uzavřen otočnou hlavou 5, opatřenou pohonem £8. Ve středu hlavy 5 je na její vnitřní straně vytvořena kónická dutá část 10 se středovým otvorem, pod nímž je umístěno rotační lopatkové míchadlo 9, poháněné elektromotorkem 22. V hlavě 5 jsou po jejím obvodě nad každou výměnnou nádobkou £ vně kónické duté části 10 vytvořeny otvory pro vedení 11 přívodních hadiček 17. Mimo prostor kónické duté části 10 je v hlavě 5 dále vytvořen otvor pro odvod 23 suspenze roztoku a pevného nosiče z reaktoru, přičemž je pevný nosič zachycován v jímce 15 a roztok je dále veden přes přepínací ventil 16 a čerpadlo 14 přívodem £3, ústícím otvorem v hlavě 5 do prostoru kónické duté části 10 zpět do reaktoru. Vedení 11 přívodních hadiček 17 jsou pevně připojena ke společné desce 12, vybavené pohonem 19 pro vertikální posuv a pohybující se po středovém válci 28 a spojovacích tyčích 24 , spojujících hlavu 5 a horní těleso 25. Těleso 25 je vybaveno pohonem 18 pro otáčivý pohyb hlavy 5 a společné desky 12. Přívodní hadičky 17 jsou vedeny z neznázorněných zásobníků, roztoků aminokyselin a činidel. Ventily 21, z nichž každý ovládá jeden kanálek 7, jsou připojeny přes systém neznázorněných přepínacích ventilů k zásobníku inertního plynu, zdroji vakua a odpadu.
Počet nádobek £ lze měnit výměnou tělesa 20 a spodního dílu 8. Podle požadovaného množství náplně lze měnit výšku a objem nádobek £. Jejich provedení může být válcové, čtvercového průřezu, kónické a podobně. Na vnitřním povrchu nádobek £ mohou být vytvořeny výstupky 27, které slouží k rozrušení a zamezí vnikání shluklého nosiče do prostoru reaktoru.
Reaktor má tři základní funkce. Za prvé umožňuje současnou vícenásobnou syntézu peptidů oběma nejvýznamnějšími metodami Fmoc a Boc. Za druhé umožňuje syntézu peptidových knihoven, tvořených kombinací daného počtu různých aminokyselin o dané délce řetězce opět oběma metodami, a za třetí je vhodný pro současné štěpení takto připravených peptidů s vyloučením vzájemné kontaminace. Pro vícenásobnou syntézu peptidů a peptidových knihoven při Fmoc i Boc strategii je reaktor vybaven dávkovacím zařízením roztoků aminokyselin, které jsou pak dodávány prostřednictvím přívodních hadiček 17 do jednotlivých nádobek £ podle požadovaných sekvencí. V okamžiku dávkování je společná deska 12 umístěna v dolní poloze a ústí přívodních hadiček £7, procházejících vedeními £.1, se nachází v blízkosti vstupů 2 v tělese 20 reaktoru, to jest nad nádobkami 4. Po nadávkování se společná deska 12 vysune do horní polohy, takže ústí přívodních hadiček 17 se nachází v horní části nádoby reaktoru a nehrozí tak jejich znečistění. Rozpouštědla a činidla jsou buď odsávána z reaktoru vakuem kanálky 7, popřípa-3CZ 280720 B6 dě pomocí čerpadla 14 odvodem 23 náplně. Během reakce, odchránění, promývání a dalších operací lze obsah jednotlivých nádobek 4 promíchávat nižším tlakem inertního plynu, přiváděného do spodní části reaktoru přes uzavírací ventily 21 pod frity 3 a neznázorněný blok přepínacích ventilů. Plyn obsah nádobek 4 pouze rozvíří .
V tomto reaktoru je možno při syntéze peptidů použít různých typů pevných nosičů, jako je pryskyřice, bavlna, bavlněná tkanina a podobně. Při syntéze peptidů s randomizací a peptidových knihoven je nutné použít takové nosiče, které vytvoří suspenzi v roztoku. Podle typu nosiče a podmínek syntézy se upraví dávkovači a promývací proces.
Po ukončení vícenásobné syntézy peptidů jsou nádobky 4 s pevným nosičem a navázaným peptidem i vnitřní prostor reaktoru promyty vhodným rozpouštědlem, například dimethylformamidem, a vysušeny. Pak se přidá štěpící činidlo a výsledný roztok peptidů je odsát do zkumavek neznázorněného kolektoru.
Při odštěpování je třeba zabránit možnému smíchání roztoků odštěpených peptidů. Každá nádobka 4 reaktoru proto musí být zespodu uzavřena fritou 2 a každé nádobce 4 v tělese 20 reaktoru odpovídá jeden kanálek 7.
Při syntéze knihoven peptidů je do reaktoru vloženo potřebné množství pevného nosiče, například syntetické pryskyřice. První rozdělení vloženého množství nosiče do jednotlivých nádobek je shodné s randomizačním krokemu, to jest rovnoměrné rozdělení nosiče do všech nádobek.
Navázání aminokyselin na pevný nosič probíhá v nádobce 4 ve vhodném rozpouštědle, kde jsou kuličky suspendovány a zároveň promíchány proudem nízkého tlaku inertního plynu, který je přiváděn pod jednotlivé frity 2 nádobek 4,. Množství rozpouštědla a tlak inertního plynu musí být takový, aby došlo k dokonalému promísení obsahu v rámci jedné nádobky 4 a zároveň nesmí dojít k přílišnému vzedmutí a čeření hladiny v nádobkách nad společné rozhraní, a vzájemnému promísení obsahu sousedních nádobek.
Po přidání roztoků jednotlivých aminokyselin přívodními hadičkami 17, v tomto případě se do stejné nádobky 4 přidává vždy stejná aminokyselina, proběhnou reakce prvního cyklu. Promývání, odchránění i aktivace probíhá společně stejnými činidly pro všechny aminokyseliny ve všech nádobkách 4. současně. Dávkování činidel a rozpouštědel, promíchávání a odsávání je shodné s běžnou výše popsanou multisekvenční syntézou. Po ukončení prvního cyklu jsou kuličky pevného nosiče opět suspendovány do kapaliny pomocí proudu inertního plynu pod vyšším tlakem a celý cyklus se opakuje.
i vhodného rozpouštědla do proskužel byl tímto rozpouštědlem vyššího tlaku inertního plynu do použití míchadla
Randomizace probíhá přidáním toru reaktoru tak, aby středový zaplaven. Po následném zavedení prostorů kanálků 7 a za použití míchadla 9 dojde k rozptýlení použitého pevného nosiče v kapalině v prostoru reaktoru a jeho promíchání. K rovnoměrnému statistickému rozdělení pevného nosiče v reaktoru dojde po přerušení flotace ukončením dodávky plynu,
-4CZ 280720 B6 ukončením míchání a následným odsátím roztoku z reaktoru. Kuličky sedimentují do nádobek a na ohraničené plochy středového kužele. Vhodným oplachováním středového kužele za stálého odsávání reaktoru je nosič, ulpělý na středovém kuželi 6, splaven do příslušných nádobek 4,. Několikanásobným opakováním celého tohoto procesu se připraví peptidová knihovna, obsahující peptidy žádané délky.
Po ukončení posledního cyklu je do nádoby reaktoru přidáno proplachovací rozpouštědlo, s nímž je následně pevný nosič odsáván odvodem 23 náplně. Kuličky pevného nosiče jsou zachycovány v jímce 15 a proplachovací rozpouštědlo se vrací přes přepínací ventil 16 a čerpadlo 14 přívodem 13 zpět do reakční nádoby, dokud nedojde k zachycení všech kuliček pevných nosičů.

Claims (2)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Reaktor pro multisekvenční syntézu peptidů a knihoven peptidů, tvořený válcem, shora uzavřeným otočnou hlavou se středovým míchadlem a s otvory pro přívody roztoků aminokyselin, rozpouštědel a činidel a odvod produktu, a na spodní straně opatřeným tělesem reaktoru se středovým kuželem, vyznačený tím, že ve středovém kuželu (6) jsou po celém jeho povrchu od středu ke vstupům (2) vytvořena radiální zahloubení (26), jejichž počet odpovídá vstupům (2), vytvořeným v tělese (20) po obvodu reaktoru mezi stěnami válce (1) a středovým kuželem (6), přičemž vstupy (2) ústí do pod nimi uložených výměnných nádobek (4), na spodním konci opatřených fritou (3), uložených ve spodním dílu (8), ve kterém jsou pod fritami (3) vytvořeny kanálky (7), přičemž ve vedení (11) společné desky (12) jsou upevněny přívodní hadičky (17) roztoků aminokyselin a činidel, zatímco společná deska (12) je uložena suvně ve vertikálním směru nad hlavou (5), s níž je mechanicky spojená a otočná, přičemž odvod (23) náplně je přes jímku (15), přepínací ventil (16) a čerpadlo (14) spojen s přívodem (13), ústícím do kónické části (10) otočné hlavy (5).
  2. 2. Reaktor pro multisekvenční syntézu peptidů a knihoven peptidů podle nároku 1, vyznačený tím, že výměnné nádobky (4) jsou po obvodu opatřeny vnitřními výstupky (27).
CZ932792A 1993-12-16 1993-12-16 Reaktor pro multisekvenční syntézu peptidů a knihoven peptidů CZ280720B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ932792A CZ280720B6 (cs) 1993-12-16 1993-12-16 Reaktor pro multisekvenční syntézu peptidů a knihoven peptidů

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ932792A CZ280720B6 (cs) 1993-12-16 1993-12-16 Reaktor pro multisekvenční syntézu peptidů a knihoven peptidů

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ279293A3 CZ279293A3 (en) 1995-08-16
CZ280720B6 true CZ280720B6 (cs) 1996-04-17

Family

ID=5465600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ932792A CZ280720B6 (cs) 1993-12-16 1993-12-16 Reaktor pro multisekvenční syntézu peptidů a knihoven peptidů

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ280720B6 (cs)

Also Published As

Publication number Publication date
CZ279293A3 (en) 1995-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5888830A (en) Apparatus and process for multiple chemical reactions
AU723605B2 (en) Apparatus and process for multiple chemical reactions
US5770157A (en) Methods and apparatus for the generation of chemical libraries
US6270730B1 (en) Multi-well rotary synthesizer
WO1998040159A2 (en) Apparatus and method for combinatorial chemistry synthesis
WO1990002605A1 (en) An apparatus and a method for the synthesis of peptides
KR20010033080A (ko) 화학합성을 위한 방법 및 장치
EP0558050B1 (en) Apparatus and method for isolation of synthetic peptide without loss of reagents
US6800250B1 (en) Polymer synthesizer
US20130184436A1 (en) Apparatus and method for semi-automated parallel synthesis of peptides
CZ280720B6 (cs) Reaktor pro multisekvenční syntézu peptidů a knihoven peptidů
US7678335B2 (en) Device for simultaneous multiple and high parallel synthesis
WO2000056445A1 (en) Polymer synthesizer
EP3495038B1 (en) Device for parallel oligomer synthesis, method of parallel oligomer synthesis and use thereof
EP0934113B1 (en) Inverse filtration apparatus and method of use
CZ278787B6 (en) Reactor for multisequential synthesis of peptides and oligonucleotides
CZ280615B6 (cs) Reaktor pro multisekvenční syntézu peptidů
Krchnak et al. MARS-Multiple Automated Robotic Synthesizer for Continuous Flow of Peptides
Antonenko Automation in combinatorial chemistry
HK1015726A (en) Apparatus and process for multiple chemical reactions

Legal Events

Date Code Title Description
IF00 In force as of 2000-06-30 in czech republic
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20031216