Miniaturisierung von kombinatorischen Festphasensynthesen zur Automatisierung der Wirkstofffindung
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Beschreibung
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Miniaturisierung und Automatisation der Festphasensynthese und erschliesst die dazu nötigen methodischen Voraussetzungen. Es wurde ein entsprechendes Synthesesystem entwickelt und die Automatisierbarkeit aller Prozessschritte gezeigt.
Eine Synthesemethode zur Herstellung immobilisierter 3-Aryl-3-oxopropionsäureamide wurde realisiert. Auf Basis dieser beta-Ketoamide wurden makroskopische Synthesemethoden optimiert, die insgesamt 11 verschiedene Bibliotheken auf fester Phase erschliessen. Durch Variation der Synthesebedingungen mit lediglich 5 Bausteinklassen konnten 9 heterozyklische- und 3 nicht zyklische Template realisiert werden. Eine polymerunterstützte Synthesemethode zur Transformation von Amiden in Nitrile wurde makroskopisch validiert.
Als miniaturisierte Reaktionskammerarrays wurden mikrosystemtechnisch strukturierte Silizium Chips hergestellt. Die einzelnen Reaktionskammern sind mit einem Siebboden ausgestattet und besitzen je nach Struktur ein Volumen von 140 - 200 nl. Es wurde ein Synthesesystem entwickelt, dass es ermöglicht, in diesen Chips parallele Festphasenreaktionen bei Temperaturen von bis zu 100° C durchzuführen, ohne dass es zu einem Lösungmittelverlust oder Vermischen der Kammerinhalte kommt.
Zur automatischen Bestückung der einzelnen Reaktionskammern mit Polymerbeads gleicher Grösse wurde ein System realisiert, welches entsprechende Beads sequentiell aus einer Suspension selektiert und in die Reaktionskammern überführt.
Der automatische Transfer von Reaktionslösungen konnte, nach Einstellung der Benetzungseigenschaften der entsprechenden Oberflächen, mit Hilfe eines Pipettiersystems im Kontaktverfahren zuverlässig durchgeführt werden.
Die Verdunstung aus den miniaturisierten Kammern wurde bestimmt und entsprechende Methoden zur deren Verminderung untersucht.
Eine miniaturisierte Beispielsynthese wurde durchgeführt und die Identität und Qualität der Reaktionsprodukte aus einem Chip erfolgreich mit analog makroskopisch hergestellten Produkten verglichen.
Auf Basis der in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse und entwickelten miniaturisierten Methoden wurde eine integrierte Synthese- und Screeninganlage konstruiert. Alle notwendigen Prozessschritte zur vollautomatischen Synthese und biologischen Testung potentieller Wirkstoffe in miniaturisierten Formaten sind enthalten.
Autor*in
Gregor A Gross
Themen in »Miniaturisierung von kombinatorischen Festphasensynthesen zur Automatisierung der Wirkstofffindung«
bead handling microreactor array miniturized parallel synthesis multiple core structure library nano-volume single bead synthesis