用于迭代聚合物合成的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种大规模全自动迭代聚合物合成的方法和装置。合成的方法和装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于迭代聚合物合成的装置和方法
[0001]本专利技术涉及工业规模的迭代聚合物(iterative polymer)合成领域，公开了改进的装置和方法，用于全自动合成杂聚物(heteropolymers)，例如肽和核酸。
[0002]蛋白质、肽、核酸和多糖等生物聚合物由大量单体亚单元(monomeric subunits)组成，这些亚单元以一定的顺序连接形成线性或支链聚合物。这类物质，特别是肽和核酸，及其人造衍生物或变体，例如肽核酸(peptide nucleic acid)和多核苷酸硫代磷酸酯(polynucleotide phosphorothioate)，其作为药物、化妆品和其他工业产品的成分越来越受到关注。因此，需要大规模的全自动合成方法。
[0003]生物聚合物的化学合成通常通过亚单元与不断增长的分子链的迭代偶联(iterative coupling)来进行，所述分子链可以固定在某种类型的支持结构上，例如，颗粒载体或用于确定在特定溶剂中溶解度的分子标签(molecular tag)。
[0004]例如，在固相肽合成(SPPS)中，肽的C端锚定到不溶性聚合物树脂上，通过逐步添加构成其序列的N
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保护的氨基酸衍生物进行肽的组装。氨基酸的添加连续循环进行，每个循环通常包括以下步骤：a)从锚定在树脂上的肽切割N
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保护基团，b)洗涤步骤，c)偶联N
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保护的氨基酸，和d)洗涤步骤。最后，将肽从支持物和任何剩余的保护基团(例如侧链保护基团)切开。在α氨基酸的情况下，使用Nα<br/>‑
保护的氨基酸衍生物，其可以包含额外的侧链保护基团。核酸的合成，例如DNA的亚磷酰胺法合成，也包括类似的偶联和去保护步骤的循环。
[0005]用于如固相肽合成的装置可以包括第一反应器，其中氨基酸衍生物被预活化，即在溶液中与偶联试剂一起温育以产生反应性氨基酸中间体。然后可以将包含所述预活化氨基酸的溶液转移到含有SPPS树脂的第二反应器中，以在该反应器中发生偶联反应。或者，可以将包含氨基酸的溶液从储存容器直接添加到第二反应器内的SPPS树脂中，并可原位添加偶联剂。如果使用活性酯等足够活性的氨基酸衍生物，则可能不需要添加偶联剂。类似的描述适用于其他类型的迭代聚合物合成。
[0006]自动聚合物合成器，例如对于合成肽和核酸而言，是已知的并可商购。据我们所知，这些合成系统的一个共同点是它们依赖于液体的计量进料机制，以定量地供给含结构单元原料的液体，例如定量地将含适当保护的氨基酸衍生物的溶液加入预活化反应器或第二反应器(如SPPS反应器)。一个例外是ABI肽合成器的设置，其将固体氨基酸衍生物原料装在特定的原料盒中，再将原料盒加载到合成器中。然后，合成时，将溶剂和活化试剂添加到原料盒中，再将活化的氨基酸溶液转移到SPPS反应器中。换句话说：所述氨基酸原料盒相当于多个预激活反应器。
[0007]这两种方法的可扩展性都受到限制：提供大量氨基酸溶液需要建造一个罐区，而提供大量随后使用的预活化反应器在工业规模上是不切实际的。出于这个原因，大规模的SPPS通常以半自动方式进行，其中氨基酸衍生物的溶液由操作员手动制备。
[0008]目前仍需要一种允许在工业规模上实现全自动迭代聚合物合成，特别是全自动SPPS的装置，例如用于工业规模合成0.5至35摩尔的聚合物，优选用于合成0.5至10摩尔的聚合物。根据聚合物的性质，这可能相当于约100克至10公斤或35公斤的产品。
[0009]通过提供适用于全自动迭代聚合物合成的装置，本专利技术满足了这一需求，其特征
在于待添加的结构单元原料可以以固体形式储存并以固体形式添加到第一反应容器RV1中，并在其中进行溶解。这种方法涉及固体颗粒/粉末的自动移动和计量，这在避免堵塞、转移定量不准和爆炸危险方面，比液体计量要困难得多。特别是，将粉末添加到易燃溶剂中可能因转移过程的摩擦而引起静电着火的危险。此外，结构单元原料从一个耦合循环到下一个耦合循环的携带也应该避免，以防止形成副产物。令人惊讶的是，本专利技术人能够克服这些挑战。
[0010]一般性地，本专利技术涉及一种适用于进行迭代聚合物合成的装置，其包括：
[0011]a)多个可移动的、可封闭的储存容器，其形状设计成使之能够通过自动化装置进行运输，并且每个容器都包括适合于转移固体材料的转移端口；
[0012]b)至少一个第一反应容器RV1，其包括适合于转移固体材料的转移端口，其中：
[0013]·
第一反应容器RV1的所述转移端口的构造和布置使得其可以与每个储存容器的所述转移端口进行可逆的对接，从而形成两个容器之间的连接。和
[0014]·
在连接状态下物料可以通过所述转移端口，但在断开状态下，物料则不能通过
[0015]c)一个自动运输装置，适合于将按一定顺序排列的单个存储容器带到特定的第一反应容器RV1，然后离开，其中所述自动运输装置能够将存储容器上的所述转移端口与所述第一反应容器RV1的所述转移端口对齐，并以足够的精度使二者相互对接；和
[0016]d)至少一个控制单元CU1，以控制所述自动运输装置的操作、所述转移端口的对接以及所述转移端口的打开和关闭。
[0017]优选地，该设备被配置为用于执行根据本专利技术的合成方法。
[0018]每个存储容器内部可以装有特定的结构单元原料B，其中不同存储容器中的结构单元原料B可以相同或不同，并且其中大部分所述结构单元原料B是固体形式。
[0019]在本文中，“迭代聚合物合成”是指化学合成过程，其中通过重复循环地添加结构单元原料，将一系列结构单元(B)组装成聚合物链。结构单元通常代表要添加到增长的聚合物链中的单体单元，但同样可以代表要合成的聚合物中的小片段，例如二聚体、三聚体等。例如，肽合成中使用的结构单元通常可以包括单氨基酸的衍生物以及直链或支链二肽和三肽衍生物如假脯氨酸二肽。结构单元的加成基本上是指缩合反应，例如形成肽键或酯键(如磷酸酯键)。结构单元添加的周期可能在细节上有所不同，例如结构单元耦合的条件，但可以在整体上有相同的元素，例如去保护和偶联步骤的重复进行。聚合物链可以采取任何可能的形状，例如线性的、圆形的和/或分支的。使用的结构单元可以相同或不同。可以使用给定的特定结构单元的序列来构建特定的聚合物结构。这可以通过定义一个的系列单独的存储容器(每个装有特定的结构单元)来实现，这些容器将在随后的构件添加循环中使用，以组装预期的聚合物序列。各个储存容器中的结构单元可以相同或不同，并且彼此独立地选择，以便逐一组装预期的顺序。为了强调这一点，参考符号B可以带有一个索引号(即Bi)。如本文所用，结构单元B、结构单元(B)、结构单元Bi或结构单元(Bi)是同义词。如果打算合成的是聚合物混合物，则单独的储存容器可以包含结构单元的混合物。迭代聚合物合成的典型例子包括如肽合成(包括肽衍生物和类似物的合成)和多核苷酸合成(包括多核苷酸衍生物和类似物的合成)，例如用亚磷酰胺法。在一些实施方案中，迭代聚合物合成是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种迭代聚合物合成方法，包括以下步骤1)至11)：1)提供多个可移动的、可封闭的储存容器(1)，所述储存容器(1)的形状使得其能够通过自动化装置(3)进行转运，并且每个容器都包括适用于转移固体材料的第一转移端口(26)，其中每个储存容器(1)中包含确定量的固体形式的结构单元B，用于迭代聚合物合成过程的一个循环；2)使用自动运输装置(3)将选自所述多个y储存容器(1)的特定储存容器(1)转运到第一反应容器RV1(4)，该反应容器包括适用于转移固体材料的第二转移端口(27)，其中：
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每个储存容器的所述第一转移端口(26)的构造和布置使得它可以可逆地与第一反应容器RV1(4)的所述第二转移端口(27)对接，从而在两个容器之间形成连接，其中
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物料在连接状态下可以通过所述传输口(26、27)，但在断开状态下则不能通过；3)将所述储存容器(1)上的第一转移端口(26)与所述第一反应容器RV1(4)上的第二转移端口(27)对齐并对接；4)开通所述对接的转移端口(26、27)，将结构单元B从所述储存容器转移到所述第一反应容器RV1(4)中；5)通过加入合适的溶剂溶解所述结构单元B，从而在第一反应容器RV1(4)内形成结构单元B的溶液；6)将步骤5)中获得的溶液转移到含有载体的第二反应容器RV2(10)中，所述载体上束缚着分子C，从而获得含有结构单元Bi与带有分子C的载体的反应混合物；7)清洗第一反应容器RV1(4)，包括转移端口(27)，通过用与步骤5)中使用的溶剂相同或不同的溶剂冲洗；8)在可以使结构单元Bi和分子C之间形成化学键的条件下温育步骤6)中获得的反应混合物，从而形成分子C'，即由分子C延长一个结构单元；9)将带有延长的分子C'的载体保留在第二反应容器RV2(10)内，同时从第二反应容器RV2(10)中清除包含偶联反应的副产物和残余反应物的液体；10)调理带有延长的分子C'的载体以进行下一个合成循环，其以分子C'作为分子C；和11)使用自动运输装置(3)从所述第一反应容器RV1(4)断开并移走空的储存容器；其中至少步骤2)至11)以自动化方式进行至少一次。2.一种迭代聚合物合成方法，包括以下步骤1)至11)：i)提供多个可移动的、可封闭的储存容器(1)，所述储存容器(1)的形状使得其能够通过自动化装置(3)进行转运，并且每个容器都包括适用于转移固体材料的第一转移端口(26)，其中每个储存容器(1)中包含确定量的固体形式的结构单元B，用于迭代聚合物合成过程的一个循环；ii)提供一个第一反应容器RV1(4)，其包含束缚着分子C的载体，并包括适用于转移固体材料的第二转移端口(27)，其中：
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每个储存容器的所述第一转移端口(26)的构造和布置使得它可以可逆地与第一反应容器RV1(4)的所述第二转移端口(27)对接，从而在两个容器之间形成连接，其中
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物料在连接状态下可以通过所述传输口(26、27)，但在断开状态下则不能通过；iii)使用自动运输装置(3)将选自所述多个储存容器(1)的特定储存容器(1)转移至包含具有分子C的载体的所述第一反应容器RV1(4)；
iv)将所述储存容器(1)上的第一转移端口(26)与所述第一反应容器RV1(4)上的第二转移端口(27)对齐并对接；v)开通所述对接的转移端口(26、27)，将一定量的结构单元B从所述储存容器转移到所述第一反应容器RV1(4)中；vi)通过加入合适的溶剂溶解所述结构单元B，从而在第一反应容器RV1(4)内形成结构单元Bi与带有分子C的载体的反应混合物；vii)在可以使结构单元Bi和分子C之间形成化学键的条件下温育步骤vi)中获得的反应混合物，从而形成分子C'，即由分子C延长一个结构单元；viii)将带有延长的分子C'的载体保留在第一反应容器RV1(4)内，同时从第一反应容器RV1(4)中清除包含偶联反应的副产物和残余反应物的液体；ix)用溶剂冲洗第一反应容器RV1(4)，包括第二转移端口(27)，该溶剂可以与步骤vi)中使用的溶剂相同或不同；x)调理带有延长的分子C'的载体以进行下一个轮的偶合，其以分子C'作为分子C；和xi)使用自动运输装置(3)从所述第一反应容器RV1(4)断开并移走空的储存容器；其中至少步骤iii)至xi)以自动化方式进行至少一次。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一转移端口(26)包括一个分流阀装置的被动部分(2)，所述分流阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：巴克姆股份公司，
类型：发明
国别省市：