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

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:

  1. 将第一个氨基酸的羧基固定在固相树脂上

  2. 氨基端通过保护基(如 Fmoc)进行保护

  3. 每次反应只让一个氨基酸参与偶联

  4. 重复“脱保护 → 偶联 → 洗涤”的循环

  5. 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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