多肽合成儀的發(fā)明和應(yīng)用簡介

 美國洛克菲勒大學(xué)教授Bruce Merrifield 在1963年發(fā)明的多肽固相合成技術(shù)（SPPS）是多肽合成領(lǐng)域的一個(gè)重大突破，對(duì)化學(xué)，生化，醫(yī)藥，免疫和基因科學(xué)等學(xué)科和領(lǐng)域都起了巨大的推動(dòng)作用。 他本人也因此項(xiàng)發(fā)明榮獲1984化學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)。 

固相合成法的誕生
多肽合成研究已經(jīng)走過了一百多年的光輝歷程。1902年，Emil Fischer首先開始關(guān)注多肽合成，由于當(dāng)時(shí)在多肽合成方面的知識(shí)太少，進(jìn)展也相當(dāng)緩慢，直到1932年，Max Bergmann等人開始使用芐氧羰基(Z)來保護(hù)α-氨基，多肽合成才開始有了一定的發(fā)展。到了20世紀(jì)50年代，有機(jī)化學(xué)家們合成了大量的生物活性多肽，包括催產(chǎn)素，胰島素等，同時(shí)在多肽合成方法以及氨基酸保護(hù)基上面也取得了不少成績，這為后來的固相合成方法的出現(xiàn)提供了實(shí)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)。
1963年，Merrifield首次提出了固相多肽合成方法(SPPS)，這個(gè)在多肽化學(xué)上具有里程碑意義的合成方法，一出現(xiàn)就由于其合成方便，迅速，成為多肽合成的首選方法，而且?guī)�來了多肽有機(jī)合成上的一次革命，并成為了一支獨(dú)立的學(xué)科——固相有機(jī)合成(SPOS)，為此，Merrifield榮獲了1984年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。Merrifield經(jīng)過了反復(fù)的篩選，最終屏棄了芐氧羰基(Z)在固相上的使用，首先將叔丁氧羰基(BOC)用于保護(hù)α-氨基并在固相多肽合成上使用，同時(shí)，Merrifield在60年代末發(fā)明了第一臺(tái)全自動(dòng)多肽合成儀，并首次合成生物蛋白酶，核糖核酸酶(124個(gè)氨基酸)。
1972年，Lou Carpino首先將9-芴甲氧羰基(FMOC)用于保護(hù)α-氨基，其在堿性條件下可以迅速脫除，10min就可以反應(yīng)完全，而且由于其反應(yīng)條件溫和，迅速得到廣泛使用，以BOC和FMOC這兩種方法為基礎(chǔ)的各種肽自動(dòng)合成儀也相繼出現(xiàn)和發(fā)展，并仍在不斷得到改造和完善。同時(shí)，固相合成樹脂，多肽縮合試劑以及氨基酸保護(hù)基，包括合成環(huán)肽的氨基酸正交保護(hù)上也取得了豐碩的成果。

多肽合成儀的誕生
多肽固相合成技術(shù)的發(fā)明同時(shí)促進(jìn)了肽合成的自動(dòng)化。世界上第一臺(tái)真正意義上的多肽合成儀出現(xiàn)在1960年代末至1970年代初期，它是利用氮?dú)夤呐莼蛘哒鹗巵韺?duì)反應(yīng)物進(jìn)行攪拌，用計(jì)算機(jī)程序控制來實(shí)現(xiàn)有限度的自動(dòng)合成。即為后來總結(jié)歸納出的第一代多肽合成儀。雖然在攪拌方式和其他各項(xiàng)功能方面有著明顯的缺陷，但是它畢竟把人從實(shí)驗(yàn)室里解放出來，極大地提高了工作效率，所以受到了多肽科學(xué)家的一致贊揚(yáng)。 

多肽合成儀的運(yùn)行原理
多肽合成儀以固相合成為反應(yīng)原理，在密閉的防爆玻璃反應(yīng)器中使氨基酸按照已知順序（序列，一般從C端-羧基端 向 N端-氨基端）不斷添加、反應(yīng)、合成，操作最終得到多肽載體。固相合成法，大大的減輕了每步產(chǎn)品提純的難度。為了防止副反應(yīng)的發(fā)生，參加反應(yīng)的氨基酸的側(cè)鏈都是保護(hù)的。羧基端是游離的，并且在反應(yīng)之前必須活化。固相合成方法有兩種，即Fmoc和tBoc。由于Fmoc比tBoc存在很多優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在大多采用Fmoc法合成，但對(duì)于某些短肽，tBoc因其產(chǎn)率高的優(yōu)勢(shì)仍然被很多企業(yè)所采用。