恰當(dāng)?shù)倪x擇固相載體和連接分子是固相反應(yīng)的重要組成部分. 固相載體和連接分子都應(yīng)該在多種遺傳反應(yīng)過程期間是保持穩(wěn)定, 而且產(chǎn)品的切除應(yīng)該是在溫和的條件下實(shí)現(xiàn). 本章將介紹各種不同的載體和連接分子.如果反應(yīng)后可以用過濾的方法去除, 從理論上講, 任何材料都可用作固相載體. 聚乙烯, 聚苯乙烯-外涂聚乙烯薄層, 平滑的紙或棉花等都可以. 最常用的載體是: 聚苯乙烯(PS), 聚乙二醇(PEG), Tentagel (TG), 和PEGA (聚乙二醇-聚丙烯酰胺).聚苯乙烯(PS)在各種載體中, 最早使用的是聚苯乙烯. 通常1%或2%的二乙烯基苯和苯乙烯混合物可以發(fā)生自由基聚合而生成交聯(lián)聚合物. 這里二乙烯基苯成為線形聚苯乙烯相交聯(lián)的橋. 聚苯乙烯
PS價(jià)格便宜且吸附量高(0.5-1.5mmol/g). 其對(duì)物理震動(dòng)的抵御性能使得PS用于攪拌或渦流混合條件. PS載體上合成的分子沒有實(shí)際的體積限制, 可以合成多于100-mer的肽. 如果需要諸如高溫或有機(jī)金屬試劑等劇烈條件, 更硬一些的2%的交聯(lián)PS性能優(yōu)于1%PS. 通常使用的樹脂為大約200-400目(73-37 um)或100-200目(150-75 um), 而且99%的反應(yīng)位點(diǎn)是含于樹脂珠內(nèi)的, 而僅有1%的吸附于樹脂珠表面. 所以, 對(duì)于高效反應(yīng)來說, 恰當(dāng)?shù)呐蛎浭欠浅Ｖ匾? PS的憎水性使得它在非極性溶劑中令人滿意的膨脹, 而又在極性溶劑如醇類等中收縮. 尤其是, 當(dāng)反應(yīng)發(fā)生在水中或極性官能團(tuán)出現(xiàn)在PS樹脂珠表面時(shí), 樹脂珠完全塌陷而使反應(yīng)停止.
另一方面, 高于20%交聯(lián)的PS有大孔型(MP)結(jié)構(gòu), 性質(zhì)與普通PS有著截然差異. 由于高度交聯(lián), MP有高剛性的不受溶劑影響的結(jié)構(gòu). 所以, 在PS中不能使用的多種溶劑都可以用于MP樹脂珠上的反應(yīng). 雖然MP樹脂珠在高壓下堅(jiān)固, 它們很容易因機(jī)械震動(dòng)而破碎; 所以推薦流體穿越方式而不是攪拌方式. 由于樹脂珠內(nèi)部堅(jiān)硬, 大分子的合成受到限制; 實(shí)踐中8-10 mer 的肽是最大體積. 化學(xué)吸附量相當(dāng)高(0.5-0.8 mmol/g).
聚乙二醇(PEG)
為克服PS中的溶劑限制, 發(fā)展了聚乙二醇(PEG)樹脂珠. PEG可以在包括水在內(nèi)的極性溶劑中溶解, 反應(yīng)條件類似液相反應(yīng). 反應(yīng)后, PEG在非極性溶劑中沉淀, 通過過濾與其他試劑或副產(chǎn)物分離. Scripps的Janda教授及其研究小組發(fā)明了這個(gè)方法. 缺點(diǎn)是, PEG在機(jī)械震動(dòng)和反復(fù)沉淀-溶解中產(chǎn)生物料損失, 這將限制多步自動(dòng)化的應(yīng)用.
Tentagel (TG)
為了改善PS和PEG的缺點(diǎn)卻保留它們的優(yōu)點(diǎn), 發(fā)展了一種復(fù)合聚合物tentagel(TG). TG通過在氯苯PS上與環(huán)氧乙烷反應(yīng)而制得, 因而在PS骨干上嫁接了PEF. 通常PS:PEG的比例是約30:70. 由于PEG的作用, TG即使在水溶液中也能較好的膨脹, 而且樹脂珠體積相差不大, 所以TG是單珠單文庫(kù)化合物的理想材料. 除了極佳的溶劑膨脹性能, TG在高壓下不易損, 機(jī)械強(qiáng)度高. 由于反應(yīng)發(fā)生于PEG末端而且PEG間沒有交聯(lián), 試劑到達(dá)反應(yīng)位點(diǎn)較PS容易, 從而使得TG反應(yīng)速率通常高于PS. 反應(yīng)速率還受樹脂珠體積影響; 樹脂珠越大反應(yīng)速率越低. 缺點(diǎn)是吸附量低(0.3 mmol/g)而且樹脂珠有吸水性, 還有價(jià)格太高.
PEGA (聚乙二醇-聚丙烯酰胺)
PEGA由PEG通過丙稀酰胺交聯(lián)構(gòu)成, 也是為了改善PEG而發(fā)展的. PEGA在多種溶劑中膨脹, 反應(yīng)位點(diǎn)多達(dá)35kDa大分子. 所以, PEGA是蛋白質(zhì)或樹脂珠上酶的親和性純度篩選的理想材料. 不同溶劑中的樹脂珠的膨脹體積總結(jié)如下表.
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載體
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不同溶劑中的樹脂體積(ml/g)
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DMF
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THF
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MeOH
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甲苯
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H2O
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CH2Cl2
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PS
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3
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8
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2
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7
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-
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7
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TG
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5
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6
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4
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5
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4
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5
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PEGA
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11
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13
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13
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12
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16
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13
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