在生物医药、分子生物学、免疫学等研究中,多肽几乎是绕不开的基础工具。但很多科研人员在实际使用多肽时,只关心“能不能用、纯度够不够”,却并不清楚多肽究竟是怎么被一步步合成出来的。
尤其是目前应用最广泛的——固相多肽合成(Solid Phase Peptide Synthesis,SPPS),看似流程成熟,其实每一个环节都暗藏技术细节。
这篇文章,我们就从工艺角度,系统拆解:固相多肽合成是如何完成的?整个流程到底在做什么?
一、什么是多肽合成?为什么固相合成成为主流?
多肽合成,简单来说,就是按照氨基酸的既定顺序,将一个个氨基酸通过肽键连接起来,得到目标肽链。
早期多肽合成主要采用液相合成,但存在几个明显问题:
操作步骤复杂
中间体分离困难
合成长链多肽效率低
难以实现自动化
而固相多肽合成技术的出现,几乎彻底改变了这一局面。
固相合成的核心优势在于:
反应物固定在固相载体上,无需每步分离
适合自动化、规模化操作
反应条件可控,重复性好
对中长链多肽尤为友好
正因为这些优势,目前科研级和定制级多肽,90%以上采用固相合成工艺。
二、固相多肽合成的基本原理是什么?
固相多肽合成的核心思想可以概括为一句话:
让肽链“长”在树脂上,而不是溶液里。
具体来说:
将第一个氨基酸的羧基固定在固相树脂上
氨基端通过保护基(如 Fmoc)进行保护
每次反应只让一个氨基酸参与偶联
重复“脱保护 → 偶联 → 洗涤”的循环
直到肽链按顺序完整组装完成
整个过程中,树脂就像一条生产线的“底座”,肽链一步步在其上延伸。
三、固相多肽合成工艺流程详解(核心步骤)
下面是标准固相多肽合成的完整工艺流程,也是多数多肽定制厂家的技术基础。
树脂选择与装载(起始步骤)
固相合成的第一步,是选择合适的树脂(Resin)。
常见树脂包括:
Wang Resin(C 端为羧酸)
Rink Amide Resin(C 端为酰胺)
2-CTC Resin(温和切割,适合敏感序列)
随后,将第一个氨基酸通过共价键固定到树脂上,这一步决定了多肽的 C 端形式。
关键点:
树脂类型影响最终多肽结构
装载量过高或过低都会影响合成质量
氨基保护基脱除(Deprotection)
目前最主流的是 Fmoc 固相合成体系。
每加入一个新氨基酸前,需要先:
使用哌啶溶液
去除当前肽链末端的 Fmoc 保护基
暴露出自由氨基
关键点:
脱保护不完全 → 偶联失败
过度处理 → 侧链损伤
氨基酸偶联反应(Coupling)
这是整个多肽合成中最核心的一步。
操作逻辑是:
将下一个 Fmoc-保护的氨基酸
在缩合试剂(如 HBTU、HATU)作用下
与肽链末端氨基形成新的肽键
关键点:
偶联效率直接影响整体纯度
难合成序列可能需要重复偶联或延长反应时间
洗涤与重复循环
每完成一次:
脱保护
偶联
都需要进行充分洗涤,去除未反应试剂和副产物。
随后进入下一轮循环,直到:
所有氨基酸按序连接完成
这一步决定了工艺的稳定性和可重复性。
侧链脱保护与切割(Cleavage)
当肽链完全合成后,需要:
使用强酸体系(如 TFA)
同时完成两件事:
从树脂上切割多肽
去除所有侧链保护基
最终得到的是:
粗品多肽(Crude Peptide)
四、合成完成后,还需要做哪些关键工序?
很多人以为“合成完就能用”,其实并不是。
粗品纯化(HPLC)
反相高效液相色谱(RP-HPLC)
去除失败序列、缺失序列
提升目标肽纯度
科研级多肽通常要求:
≥95%(常规)
≥98%(高要求实验)
分子量与纯度鉴定
常用手段包括:
MALDI-TOF
ESI-MS
HPLC 分析图谱





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