1. 什么是TFA盐?
首先,要明白TFA是怎么来的。
在多肽固相合成(SPPS)中,最常用的方法是Fmoc化学法。
在每一个氨基酸连接后,都需要用哌啶 去除Fmoc保护基,暴露出氨基进行下一个循环。
合成完成后,需要将多肽从固相载体上“切割”下来,并同时去除所有侧链保护基。
这个切割过程通常使用一种强酸性的切割液,其中最常用的配方就含有三氟乙酸(TFA)。
在酸性条件下,多肽链上的一些碱性氨基酸残基(如精氨酸、赖氨酸、组氨酸)以及N-末端氨基会质子化,带上正电荷。
为了维持电中性,这些正电荷会与溶液中的TFA阴离子(CF₃COO⁻)结合,形成多肽-TFA盐。
所以,最终粗品多肽通常是含有大量TFA反离子的混合物。
2. 为什么要去除TFA盐?
尽管TFA在合成中必不可少,但在最终产品中,它却会带来一系列问题:
a. 生物学活性干扰(最主要原因)
TFA的生物学毒性:三氟乙酸根(CF₃COO⁻)本身具有一定的细胞毒性。在细胞实验、动物实验或作为治疗药物使用时,残留的TFA会干扰实验结果,甚至对生物体造成伤害。
非生理性反离子:在生物体内,与带正电的氨基酸残基结合的正常反离子是氯离子(Cl⁻)等。TFA是一个非天然的、强酸性的“异类”,它的存在可能会影响多肽与受体、酶或其他生物大分子的正确相互作用,从而抑制或改变其生物活性。
b. 分析测试的干扰
质谱分析:TFA会严重抑制多肽在质谱中的离子化效率,导致信号强度减弱、信噪比变差,影响分子量确认的准确性。这就是为什么在做质谱前,经常需要先进行脱盐处理。
核磁共振:TFA中的氟原子和质子信号会干扰¹⁹F-NMR和¹H-NMR谱图,影响结构解析。
HPLC分析:TFA本身在低波长紫外下有吸收,并且会改变多肽在反相色谱上的保留时间和峰形。虽然常作为流动相添加剂,但样品中过高的TFA含量会影响定量和定性分析。
c. 物理化学性质的不稳定性
pH值不稳定:TFA盐形式的多肽溶液通常是强酸性的。长期储存时,这种酸性环境可能催化多肽的降解,如天冬酰胺的脱酰胺、肽键的水解等。
吸湿性:TFA盐形式的多肽往往吸湿性更强,更容易吸收空气中的水分,导致称量不准确和产品不稳定。
d. 制剂和应用的限制
对于要用于注射给药的多肽药物,TFA残留是必须严格控制的。药典(如USP、EP)对此有明确的限度要求(通常要求很低,例如<0.1%)。
在制剂过程中,TFA的存在可能影响多肽的溶解性、与辅料的相容性以及最终产品的pH和稳定性。
3. 如何去除TFA盐?
常用的去除TFA盐(即“脱盐”)的方法有:
冷冻干燥后反复溶解-冻干:将多肽溶于少量水中或稀醋酸水溶液,然后冻干。此过程可以带走部分挥发性TFA,但效率不高。
离子交换法:这是最有效和最常用的方法。
将多肽溶液上样到强阴离子交换树脂上。
TFA阴离子(CF₃COO⁻)会与树脂上的官能团(如Cl⁻或OH⁻)发生交换,被牢牢吸附在树脂上。
多肽本身(带正电)则不被保留,随流动相流出。
收集含多肽的流分,冻干后即可得到不含TFA盐的多肽(通常是醋酸盐或盐酸盐形式)。
反相制备色谱:在纯化多肽的同时,也可以有效去除TFA。在制备过程中,TFA被洗脱掉,收集到的多肽主峰经过冻干后,TFA含量会大大降低。
总结
去除多肽合成中的TFA盐,不是一个可有可无的步骤,而是保证多肽产品质量、生物活性和安全性的关键后处理环节。其主要目的是:
消除TFA的细胞毒性,恢复多肽的真实生物活性。
避免对分析测试(如质谱)的干扰。
提高多肽的长期稳定性。
满足药物制剂的严格法规要求。