文庫合成的固相載體

恰當的選擇固相載體和連接分子是固相反應的重要組成部分. 固相載體和連接分子都應該在多種遺傳反應過程期間是保持穩定, 而且產品的切除應該是在溫和的條件下實現. 本章將介紹各種不同的載體和連接分子.

如果反應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生自由基聚合而生成交聯聚合物. 這里二乙烯基苯成為線形聚苯乙烯相交聯的橋.

聚苯乙烯

PS價格便宜且吸附量高(0.5-1.5mmol/g). 其對物理震動的抵御性能使得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金屬試劑等劇烈條件, 更硬一些的2%的交聯PS性能優于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%的反應位點是含于樹脂珠內的, 而僅有1%的吸附于樹脂珠表面. 所以, 對于高效反應來說, 恰當的膨脹是非常重要的. 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, 當反應發生在水中或極性官能團出現在PS樹脂珠表面時, 樹脂珠完全塌陷而使反應停止.

另一方面, 高于20%交聯的PS有大孔型(MP)結構, 性質與普通PS有著截然差異. 由于高度交聯, MP有高剛性的不受溶劑影響的結構. 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. 雖然MP樹脂珠在高壓下堅固, 它們很容易因機械震動而破碎; 所以推薦流體穿越方式而不是攪拌方式. 由于樹脂珠內部堅硬, 大分子的合成受到限制; 實踐中8-10 mer 的肽是最大體積. 化學吸附量相當高(0.5-0.8 mmol/g).

聚乙二醇(PEG)

為克服PS中的溶劑限制, 發展了聚乙二醇(PEG)樹脂珠. PEG可以在包括水在內的極性溶劑中溶解, 反應條件類似液相反應. 反應后, PEG在非極性溶劑中沉淀, 通過過濾與其他試劑或副產物分離. Scripps的Janda教授及其研究小組發明了這個方法. 缺點是, PEG在機械震動和反復沉淀-溶解中產生物料損失, 這將限制多步自動化的應用.
　

Tentagel (TG)

為了改善PS和PEG的缺點卻保留它們的優點, 發展了一種復合聚合物tentagel(TG). TG通過在氯苯PS上與環氧乙烷反應而制得, 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, 機械強度高. 由于反應發生于PEG末端而且PEG間沒有交聯, 試劑到達反應位點較PS容易, 從而使得TG反應速率通常高于PS. 反應速率還受樹脂珠體積影響; 樹脂珠越大反應速率越低. 缺點是吸附量低(0.3 mmol/g)而且樹脂珠有吸水性, 還有價格太高.

PEGA (聚乙二醇-聚丙烯酰胺)

PEGA由PEG通過丙稀酰胺交聯構成, 也是為了改善PEG而發展的. PEGA在多種溶劑中膨脹, 反應位點多達35kDa大分子. 所以, PEGA是蛋白質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如下表.

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