Produktionsprozess der automatisierten geschlossenen Festphasen-Peptidsynthese

Ausgehend von industriellen Produktionsverfahren lässt sich der Standardproduktionsprozess der automatisierten, geschlossenen Festphasen-Peptidsynthese in sechs Schritte unterteilen, wobei der gesamte Prozess vollständig geschlossen und automatisiert abläuft. Die Details sind wie folgt:

1. Rohstoffaufbereitung und -vorbehandlung: Rohstoffe wie Harz, Aminosäuren, Kupplungsreagenzien, Entschützungsreagenzien und Waschreagenzien werden über ein geschlossenes Fördersystem in entsprechende Lagertanks zur Vorbehandlung transportiert: Harzaktivierung (Entfernung von Verunreinigungen und Aktivierung aktiver Gruppen) und Aminosäurevorbehandlung (Entfernung von Feuchtigkeit und Reinheitsprüfung). Nach der Vorbehandlung werden sie über ein automatisiertes Fördersystem zum Festphasensynthesereaktor transportiert. Dadurch werden manueller Kontakt und externe Verunreinigungen während des gesamten Prozesses vermieden. Chutian Technology setzt AGV und robotergestützte automatische Zuführung ein, um die manuelle Rohstoffhandhabung zu ersetzen. Dies erhöht den Automatisierungsgrad und die Sicherheit des Rohstofftransports und schützt die Mitarbeiter vor reizenden und hochsensibilisierenden chemischen Rohstoffen.

2. Harzbeladung und -aktivierung: Das vorbehandelte Harz wird mittels einer automatisierten Vorrichtung in den geschlossenen Synthesereaktor eingefüllt. Inertgas (Stickstoff) wird eingeleitet, um die Luft im Reaktor zu verdrängen. Aktivierungsreagenzien werden zugegeben und die Aktivierung unter Rühren bei einer eingestellten Temperatur (25–30 °C) durchgeführt. Die Aktivierungszeit wird präzise durch die SPS-Steuerung geregelt (üblicherweise 30–60 Minuten). Nach der Aktivierung werden nicht umgesetzte Aktivierungsreagenzien durch Waschen mit einem automatisierten Waschsystem entfernt, um die Harzaktivität zu gewährleisten.

3. Aminosäurekupplung und Entschützungszyklus: Dies ist der Kernschritt der Peptidsynthese und wird vom System vollautomatisch durchgeführt. Zunächst wird die erste Aminosäure über ein geschlossenes Fördersystem in den Reaktor geleitet, um mit dem aktivierten Harz zu kupplungsreagieren. Die SPS-Steuerung regelt die Reaktionstemperatur (25–40 °C), die Rührgeschwindigkeit (angepasst an den Harztyp) und die Reaktionszeit (1–2 Stunden). Nach der Kupplung wird das Harz mit Waschmitteln gewaschen, um nicht umgesetzte Aminosäuren zu entfernen. Anschließend wird ein Entschützungsreagenz (Piperidinlösung) zugegeben, um die Fmoc-Schutzgruppe am N-Terminus der Aminosäure abzuspalten. Nach der Entschützung wird das Harz erneut gewaschen, um die nächste Aminosäurekupplungsrunde durchzuführen, bis die gewünschte Peptidkettenlänge erreicht ist. Der Zyklus kann über die zugehörige Computersoftware vorprogrammiert werden, um einen vollautomatischen Betrieb ohne manuelle Eingriffe zu gewährleisten. Der amerikanische automatische Peptidsynthesizer CEM Liberty 2.0 kann die vollständige Synthese von 12 Peptiden gleichzeitig automatisch durchführen und verbessert so die Produktionseffizienz erheblich.

4. Peptidkettenabspaltung: Nach Abschluss der Peptidkettensynthese wird das Abspaltungsreagenz (TFA-Lösung) über ein automatisiertes System in den Reaktor gegeben. Die Abspaltung erfolgt unter Rühren bei niedriger Temperatur (0–5 °C), um die Peptidkette vom Harz zu trennen und die Schutzgruppen an den Aminosäureseitenketten zu entfernen. Die Abspaltungszeit beträgt 2–4 Stunden. Der gesamte Prozess wird unter geschlossener Kammer durchgeführt, um das Austreten von Abspaltungsreagenz und die Oxidation der Peptidketten zu verhindern. Einige Anlagen ermöglichen die In-situ- und programmgesteuerte Peptidabspaltung, wodurch die Abspaltungseffizienz und die Produktreinheit weiter verbessert werden.

5. Reinigung und Veredelung: Nach der Abspaltung werden Harz und Peptidkettenlösung mittels eines geschlossenen Filtrationssystems getrennt. Die Peptidkettenlösung wird einem automatisierten Reinigungssystem (Hochleistungsflüssigkeitschromatographie, HPLC) zugeführt. Verunreinigungen (nicht umgesetzte Aminosäuren, Nebenprodukte) werden durch Gradientenelution entfernt, und hochreine Peptidkettenkomponenten werden aufgefangen. Anschließend wird die Peptidkettenlösung in einem automatisierten Konzentrations- und Gefriertrocknungssystem konzentriert und lyophilisiert, um das finale Peptidpulver zu erhalten. Der gesamte Prozess ist geschlossen, um Produktverunreinigungen und Feuchtigkeitseintritt zu vermeiden. Asymchem hat zudem ein kontinuierliches, hocheffizientes Konzentrationssystem entwickelt und optimiert, das auf die Anforderungen des großen Konzentrationsvolumens und der hohen Spezifikationsanforderungen des Herstellungssystems zugeschnitten ist und die Effizienz der Reinigung und Veredelung weiter verbessert.

6. Prüfung und Verpackung: Das fertige Peptid wird mittels eines automatisierten Probenahmesystems beprobt und dem Testmodul zur Bestimmung von Reinheit, Gehalt, Verunreinigungen, Feuchtigkeit und weiteren Indikatoren zugeführt. Nach erfolgreicher Prüfung wird es in Unterverpackungen abgepackt und in einem geschlossenen Verpackungssystem versiegelt. Anschließend wird es im Lager eingelagert. Der gesamte Prozess ist automatisiert und geschlossen, um eine gleichbleibende Produktqualität zu gewährleisten. Die von Chutian Technology eingeführte Produktionslinie für einteilige Papierverpackungen spart 30 % Verpackungsmaterial und erreicht eine Produktionsleistung von 220 Kartons pro Minute. Dies entspricht den Umweltschutzstandards des europäischen und amerikanischen Marktes und unterstützt die internationale Vermarktung von Peptidprodukten.