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La photochimie, une contribution au développement de la chimie verte


La photochimie s’est considérablement développée ces dernières années et une multitude de réactions photochimiques sont, désormais, utilisées comme étapes-clés pour simplifier la synthèse organique et contribuer au développement de la chimie verte.
Contrairement à une activation thermique où l’énergie provient du chauffage, une activation photochimique se fait à température ambiante sous irradiation d’une onde électromagnétique. Il s’agit généralement d’un rayonnement U.V. ou même de la lumière visible, dépendamment du composé en solution.

Une réaction photochimique se résume à cette équation :  
Equation d'une réaction photochimique

 

 

Avant de procéder à une réaction photochimique, il est indispensable de connaître le spectre d’absorption électronique des substances à irradier.
Spectre d'absorption électronique

Les réactions photochimiques permettent, entre autre, la formation d’une ou plusieurs liaisons C-C, cycliques ou non, tout en évitant, dans de nombreux cas, la mise en place de groupes activants ou protecteurs et la formation de sous-produits. Elles sont le plus souvent régio et stéréospécifiques et tolèrent la présence de nombreux groupes fonctionnels.
Ces divers avantages se traduisent par une diminution du nombre d’étapes par rapport aux stratégies de l’état fondamental.

Réarrangement de diénones:
Réarrangement de diénones

Réaction de Wender:
Réaction de Wender

Pour réaliser ces réactions photochimiques,  de nombreux réacteurs commerciaux mettent en œuvre des lampes plongeantes, munies de filtres en verre ou en quartz, et permettent le passage d’un fluide de refroidissement, ainsi qu’un dégazage par barbotement de gaz inerte (azote, argon).

Réacteur photochimique à puits d'immersion

 

 

 

Réacteur photochimique à puits d’immersion
(750 ml) avec lampe à vapeur de mercure.

 

 


Tube de Schlenk

 

Tube de Schlenk contenant une suspension de cristaux oranges de Fe2(CO)9 en acide acétique après sa synthèse photochimique à partir de Fe(CO)5. La lampe de mercure est à gauche, branchée aux cordons d’alimentation blancs et refroidie par l’eau.

 

 

Ces réacteurs photochimiques discontinus présentent un certain nombre d’avantages mais ont aussi des limites.

Pour améliorer cela, les procédés en flux continu commencent à être utilisés avec succès. Ils permettent  de réduire les coûts, les temps de réactions, les dangers intrinsèques liés aux effets d’échelle, pour améliorer la sélectivité  des produits, réduire les quantités de catalyseurs nécessaires et pour suivre en temps réel le déroulement  des réactions.

Interchim® propose deux systèmes performants et innovants pour la photochimie en continu, le  PhotoSyn TM d’UniQsis et le Lab Photo Reactor TM de Corning.

PhotoSynTM  UniQsis :

PhotoSyn UniQsisLongueur d’onde lumière bleue, de 400 à  500 nm, 720  W
Système de refroidissement à eau intégral, inclus
Contrôle indépendant de la température du réacteur et des lampes
Module  compatible avec :
Le Polar BearTM Plus pour une gamme de température allant de  -40°C à  +150°C
Le Cold CoilTM + un thermorégulateur approprié pour une gamme de température allant de  -70°C à +150°C
Les réacteurs type bobine en PFA 2,5 ml, 5 ml, 14 ml, 20 ml et 52 ml
Les micro réacteurs en verre 0,27 ml, 2 ml, 2 or 3 ways
Le spectrophotomètre Flow-UVTM

 

Lab Photo ReactorTM Corning :

Lab Photo Reactor Corning1 chemin fluidique éclairé des deux côtés par 2 rangées de LED
Mélange et échange thermique optimals grâce au mélangeur statique Heart breveté
Volume interne faible : 2,5 ml
Régulateur de pression intégré
Mesure de la T° allant de -10°C à + 150°C
Système complet sans métal, prêt pour utilisation
Lampes LED réglables avec 6 longueurs d’ondes différentes
Contrôle sans fil de la sélection de la longueur d’onde et de l’intensité
Système polyvalent, approprié pour la réalisation de synthèses liquides et liquide-gaz

En conclusion, la photochimie en continu apporte de nombreux avantages. En plus de repousser les limites des techniques conventionnelles, elle permet de :

  • Réduire les déchets et les coûts.
  • Mettre en évidence certains intermédiaires.
  • Donner accès à des structures cycliques complexes et parfois même exotiques, inatteignables par les voies classiques de la chimie organique.
  • Raccourcir et simplifier les synthèses multi étapes des composés complexes.
  • Accéder à de nombreuses familles de composés.
  • Enrichir la chimie rédox des composés organiques.
  • Influencer favorablement les différentes formes de catalyse.
  • Ne pas utiliser, dans certains cas, aucun réactif chimique (acide, base, métal,…) ou un groupement activant.
  • Monter en échelle plus facilement.

En savoir plus :

 

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PhotoRedOx : Mettez votre Chimie en lumière grâce à la PhotoRedOx Box


PhotoRedOx

L’intérêt pour la photochimie a augmenté de manière exponentielle ces dernières années. De nombreuses nouvelles applications utilisant la catalyse photoredox en lumière visible ont été découvertes. Ces systèmes de catalyse permettent la formation de plusieurs types de liaisons, ceci en utilisant différents substrats qui sont de précieux nouveaux outils pour les chimistes de synthèse.
Cependant, la mise en place de la chimie PhotoRedOx nécessite l’utilisation d’une source lumineuse (lumière bleue) et l’utilisation d’appareils pour l’instant non standards dans un laboratoire de chimie organique. Beaucoup de chimistes ont fabriqué leur propre système et ont essayé de reproduire la chimie décrite dans la littérature avec plus ou moins de succès. Par conséquent, la mise en œuvre de la chimie PhotoRedOx est lente et les chimistes organiciens sont toujours hésitants à utiliser ces nouveaux produits. C’est pourquoi, la nécessité d’avoir un appareil simple et robuste pour pratiquer la catalyse photoredox en lumière visible est devenue primordiale.

PhotoRedOx Box EvoluChem

La PhotoRedOx Box EvoluChem a été conçue avec un but principal : permettre à tous les chimistes de réaliser facilement plusieurs réactions de photoredox dans un environnement reproductible. Cet appareil de photochimie procure une distribution homogène de la lumière à tous les échantillons réactionnels, permettant des réactions uniformes et reproductibles. Un ventilateur  permet la distribution homogène de la température et maintient l’enceinte proche de la température ambiante pendant la durée de la réaction. L’appareil s’adapte facilement sur les plaques agitatrices standards, permettant une agitation uniforme. Les portoirs pour échantillons sont compatibles avec des flacons allant de 0.3ml à 20ml.

Design unique

Schema PhotoRedOxLa PhotoRedOx Box utilise une géométrie unique de miroirs afin d’irradier plusieurs échantillons simultanément (système de chimie en parallèle) tout en limitant l’effet thermique de la source lumineuse. Le design qui en résulte est un appareil de photoredox efficace et compact  qui peut facilement s’adapter sur toutes les plaques agitatrices standard.

 

L’adaptateur de lampe  permet aisément de remplacer la lampe stansard Kessil bleue 34W LED par de nombreuses autres sources de lumière.

Adaptation de plusieurs formats de flacons

PhotoRedOx_Box_interchim_blog0218Les chimistes organiciens ont besoin de pouvoir utiliser différentes tailles de flacons réactionnels, ceci dépendant de l’échelle et du nombre de réactions à réaliser. La PhotoRedOx Box peut virtuellement s’adapter à tout type de flacons incluant les flacons à sertir 0.3ml (6 x 32mm), les flacons HPLC 2ml (12 x 32mm), 1DRAM (15 x 45mm), les flacons micro-ondes 2-5mL (17 x 83mm), 2DRAM (17 x 60mm) et les flacons à scintillation 20ml (28 x 61mm).

Cette caractéristique permet le scale-up rapide et cohérent depuis les réactions de screening jusqu’à une plus grande échelle, ceci grâce au pré-positionnement des échantillons afin d’éviter les incertitudes au niveau des distances de placement par rapport à la source de lumière. Avec les flacons 0.3ml, 32 réactions peuvent être réalisées en parallèle dans l’appareil de photochimie. Pour les 20ml, deux réactions peuvent être mises en place en parallèle.

Portoirs disponibles

PhotoPortoirsRedOx_Box_HCK1006-01-017_interchim_blog0218PhotoPortoirsRedOx_Box_HCK1006-01-018_interchim_blog0218PhotoPortoirsRedOx_Box_HCK1006-01-019_interchim_blog0218PhotoPortoirsRedOx_Box_HCK1006-01-020_interchim_blog0218PhotoPortoirsRedOx_Box_HCK1006-01-021_interchim_blog0218

Reproductibilité

Avec le kit de photométhylation EvoluChem, HepatoChem a démontré la reproductibilité à la fois du kit de photométhylation, et de l’appareil. Exemple : photométhylation de la Buspirone comme réaction test. 16 flacons répartis sur le portoir de flacons 0.3ml ont été utilisés pour l’essai #1. On obtient comme résultat 53% (+/-2%) de conversion. Pour un second essai avec 16 flacons réactionnels, on observe une conversion moyenne de 56% (+/-2%) pour un produit mono-méthylé.

Test rection (Methylation)

Pourcentage de produit de mono-méthylation par position des flacons réactionnels

Conditions réactionnelles :

Chaque flacon réactionnel contient Ir(dF-CF3-ppy)2(dtbpy)[PF6] (0.1 µmol), tert-butylperacetate  en solution (12.5µmol) et un barreau aimanté, il est scellé sous atmosphère inerte. A chaque flacon a été ajouté 50µl de solution de Buspirone 0.05M dans 1 :1 acide trifluoroacétique / acétonitrile  dégazé avec un courant d’azote. Le mélange réactionnel est irradié par la LED bleue 34W Kessil pendant 18h en utilisant l’appareil de photochimie.

Le Flow Reactor PhotoRedOx

PhotoFlowReactorRedOx_Box_interchim_blog0218La limitation commune au scale-up pour la chimie PhotoRedOx est due à la faible pénétration de la lumière dans le mélange réactionnel (quelques mm), ce qui empêche l’utilisation de grands flacons réactionnels. La surface irradiée est la clé pour diminuer le temps de réaction. Il est possible d’augmenter de manière significative la surface irradiée en réalisant la réaction en continu.

Ceci diminuera le temps de réaction et permettra d’être en mode continu pour le scale-up.
Pour permettre ceci, HepatoChem a développé un Flow Reactor qui peut être utilisé dans la PhotoRedOx Box. Ce Flow Reactor contient un tubing en PFA, et a un volume de 2ml. En comparant les réactions en flow et celles en batch, on observe une diminution significative du temps de réaction.

SchemaPhotoRedOx-FR-3_interchim_blog0218

Protocole réactionnel

Dans un flacon 4 ml équipé d’un septum en Teflon, ont été pesés NiCl2-dme (1.1mg, 5µmol, 0.05 mol%) et dtbbpy (1.3mg, 5µmol, 0.05 mol %). 1ml de méthanol dry  a été ajouté. Le flacon a été agité sur un agitateur orbitalaire jusqu’à dissolution complète. La solution a été évaporée jusqu’à être sèche à température ambiante. Puis, Ir(dF-CF3-ppy)2(dtbpy) (1.1mg, 1µmol, 0.05 mol %) et le 4-bromoacetophenone (9.95mg, 100µmol, 1 équivalent) ont été ajoutés. 1ml d’acétonitrile dry a été ajouté suivi par Et3N (21µmol, 300 µmol, 3 équiv.) et de l’aniline (4.65mg, 100µmol, 1 equiv.). La solution a été dégazée avec de l’azote via une aiguille submergée pendant 5 minutes.
Plusieurs lots de 100µl de la solution ont été injectés avec succès dans le Flow Reactor placé dans la PhotoRedOx Box EvoluChem avec la lampe bleue Kessil en utilisant un module d’injection. Les échantillons ont circulé grâce à une pompe HPLC à différents débits pour permettre des temps de résidence de 5, 10, 15, 20 et 30 min. La fin de la réaction a été suivie par LC-MS en contrôlant le ratio Bromoacetophenone / produit.

SchemaPhotoRedOx-FR-4_interchim_blog0218

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Protocole réactionnel

Dans un flacon 4-ml équipé d’un septum en Teflon ont été pesés NiCl2-dme (1.1mg, 5µmol, 0.1 mol%) et dtbbpy (1.3mg, 5µmol, 0.1 mol %). 1ml de méthanol dry  a été ajouté. Le flacon a été agité sur un agitateur orbitalaire jusqu’à dissolution complète. La solution a été évaporée jusqu’à être sèche à température ambiante. Puis, Ir(dF-CF3-ppy)2(dtbpy) (1.1mg, 1µmol, 0.1 mol %) et le 4- bromoacetophenone (4.98mg, 50µmol, 1 équivalent) ont été ajoutés. 1ml d’acétonitrile dry a été ajouté suivi par 2,6-lutidine (17.5µmol, 150 µmol, 3 équiv.) et du benzyltrifluoroborate de potassium (9.90mg, 50µmol, 1 equiv.). La solution a été dégazée avec de l’azote via une aiguille submergée pendant 5 minutes.
Plusieurs lots de 100µl de la solution ont été injectés avec succès dans le Flow Reactor placé dans la PhotoRedOx Box EvoluChem avec la lampe bleue Kessil en utilisant un module d’injection. Les échantillons ont circulé grâce à une pompe HPLC à différents débits pour permettre un temps de résidence de 30 min. La fin de la réaction a été suivie par LC-MS en contrôlant le ratio Bromoacetophenone / produit.

 

En savoir plus :

Retrouvez nos produits dédiés à la photoRedox directement sur notre site

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L’immunothérapie “immune checkpoints” et l’immunothérapie “adoptive”


“Immune checkpoints” et Cellules CAR-T

Il existe différents types d’immunothérapies des tumeurs. Cet article se focalise sur deux d’entre elles dont les résultats très encourageants en font des axes majeurs dans la recherche en Oncologie :

  • L’immunothérapie “immune checkpoints” : fait appel à des anticorps monoclonaux ciblant des points de contrôle et de régulation du système immunitaire (“immune checkpoints”). En bloquant ces points de contrôle, ces anticorps privent la tumeur de ses moyens d’échappement à l’immunité anti-tumorale.
    On retrouve dans ce groupe des molécules déjà utilisées cliniquement comme le Nivolumab (anti PD-1 de Bristol Myers Squibb) ou le Druvalumab (anti PD-L1 d’Astra Zeneca).
  • L’immunothérapie “adoptive” : Elle repose sur l’injection au patient de cellules CAR-T (lymphocytes T autologues, modifiés génétiquement in vitro pour exprimer un récepteur chimérique visant à les rendre plus efficaces dans leurs fonctions effectrices anti-tumorales).

Les “immune checkpoints”

Les “immune checkpoints” sont des protéines qui délivrent un signal de régulation lors de la reconnaissance de l’antigène par le récepteur des lymphocytes T (TCR) au cours de la réaction immunitaire.

SchemaIinteractionImmuneCheckpoint

Ce signal peut :

  • stimuler la réponse immunitaire en cours (lorsqu’il fait intervenir des checkpoints activateurs, comme : CD28, ICOS ou CD137)
  • ou au contraire, l’inhiber (lorsqu’il fait intervenir des checkpoints inhibiteurs, comme : PD1, CTLA-4 ou VISTA).

En temps normal, ces protéines jouent un rôle primordial pour la tolérance du soi, mais dans le cas du cancer, elles peuvent permettre à la tumeur d’échapper à la réponse immunitaire.
L’étude des voies de régulation par ces protéines “checkpoint” dans le lymphocyte T, constitue une nouvelle approche thérapeutique permettant d’améliorer la réponse immunitaire anti-tumorale et ouvre ainsi de nouvelles perspectives dans la lutte contre le cancer.
Vous trouverez ci-dessous un diagramme représentant les principales voies de régulation connues à ce jour.

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ImmuneCheckpoint-ProSci_interchim_blog0917

Les Cellules CAR-T

Les cellules CAR-T (Chimeric Antigen Receptor T-Cell) sont des lymphocytes T autologues, prélevés chez le patient puis modifiés génétiquement in vitro afin de leur faire exprimer un récepteur chimérique visant à les rendre plus efficaces dans leurs fonctions effectrices anti-tumorales.

Ce récepteur chimérique est constitué :

  • d’une partie extra-cellulaire chargée de la reconnaissance de l’antigène tumoral (grâce à un anticorps monoclonal : scFv le plus souvent)
  • d’une partie transmembranaire (hélice alpha hydrophobique : domaine transmembranaire du CD3-zeta ou CD28 le plus souvent)
  • et d’une partie intra-cellulaire chargée de l’activation des lymphocytes après fixation sur les cellules tumorales (activation grâce à la présence des domaines ITAMs (Imunoreceptor tyrosine-based activation motif) du CD3-zeta le plus souvent, et à l’association à des facteurs co-stimulants comme 4-1BB ou OX40)

Depiction3CARsgenerations_interchim_blog0917
Représentation schématique des différentes générations de récepteurs chimériques

A l’heure actuelle, les immunothérapies par cellules CAR-T sont principalement utilisées pour le traitement de certaines formes de leucémies mais des essais pré-cliniques sont en cours pour différentes cibles dans d’autres cancers.
L’étendue de cette thérapie à d’autres cancers (y compris aux tumeurs solides) réside notamment dans la découverte des cibles les plus adaptées et les plus spécifiques possibles afin d’éviter les effets néfastes sur d’autres organes du patient.

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Les évaporateurs automatiques d’échantillons Labtech


L’évaporation est une étape essentielle de la préparation de l’échantillon avant l’analyse chromatographique et est couramment utilisée dans diverses applications (pharmaceutique, analyses environnementales, médicale, agro-alimentaire)
Le but principal est d’augmenter la concentration d’analytes (en particulier dans la gamme de ppb (μg / L) ou inférieure) et d’améliorer la limite de détection des composés d’intérêt.

De plus, l’évaporation des solvants est une étape importante dans de nombreuses synthèses chimiques: le solvant utilisé pour générer un produit intermédiaire peut ne pas être compatible avec la prochaine étape de réaction et doit être éliminé.
L’évaporation sous flux gazeux est l’une des techniques d’évaporation les plus fréquentes. Le principe repose sur une injection de gaz inerte (azote) par une aiguille placée au-dessus de l’échantillon créant un vortex uniforme. L’azote accélère l’évaporation en diminuant la pression de vapeur partielle du solvant en surface de l’échantillon. L’utilisation d’azote est préférable à l’air dont les propriétés oxydantes peuvent entrainées une dégradation des composés d’intérêt.

Un couplage à un bain d’eau chauffé permet une évaporation plus rapide.
La société Labtech a conçu une gamme complète d’évaporateur sous flux d’azote offrant les meilleures solutions pour vous apporter une efficacité et une reproductibilité optimale de vos évaporations d’échantillons mais également un gain de temps important grâce à l’automatisation. 

Evaporateur automatique sous flux gazeux MultiVap8

Système Automatique d’Evaporation / Volumes d’échantillons jusqu’à 200mL
Jusqu’à 8 échantillons en parallèle

multivap8_interchim_blog0917

 

Principe de l’évaporation sous flux d’azote avec l’évaporateur MultiVap8 (concentration ou  évaporation  à sec de l’échantillon)

Dimensions des flacons : 50 & 200mL
Concentration des échantillons jusqu’à 1mL ou 0.5mL

PrincipeEvaporationSousFluxAzote_interchim_blog0917

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Résultats obtenus suite à l’utilisation du MultiVap8

Etude du rendement (Analyses des Pesticides et insecticides)
TableauRendementMultiVap8_interchim_blog0917

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Etude de la reproductibilité (Analyses des Pesticides et insecticides)
TableauReproductibiliteMultiVap8_interchim_blog0917

 

 

 

 

 

 

 

 

Evaporateur automatique sous flux gazeux MV5

Système Automatique d’Evaporation / Volumes d’échantillons de 2mL jusqu’à 200mL
Jusqu’à 54 échantillons en parallèle


Poids : 34 kg
Dimensions : 51 x 51 x 48 cm
Alimentation azote : 30 à 100 psi (2 à 6.89 bar)
Consommation : 25-30 LPM à 12 psi (0.85bar)
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Ajustement automatique de la hauteur des aiguilles
AjustementAutoHauteurAiguilles_interchim_blog0917

 

En savoir plus sur les évaporateurs automatiques :

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Chimie photoredox : kits combinant Iridium et Nickel d’Hepatochem


HepatoChem-interchim-photochemstry

 

Depuis quelques années, la chimie photoredox est devenue un outil important pour la synthèse chimique. Beaucoup de conditions réactionnelles publiées dans la littérature utilisent une large gamme de catalyseurs et de réactifs.
Cependant, ces réactions sont souvent hautement spécifiques du substrat, du solvant et de la base. Pour faciliter le criblage des réactions de photochimie les plus communes, HepatoChem a mis au point une série de kits combinant Iridium et Nickel, combinaisons de ligand et base pour réussir les réactions de cross-coupling.

Adaptabilité de la catalyse Ir/Ni

En fonction du ligand, de la base et du solvant, les systèmes catalytiques Ir/Ni peuvent permettre différents types de réaction de cross-coupling.

HepatoChem_photochemistry_c-c_coupling_interchim_blog0717

HepatoChem_photochemistry_irridium_catalyst_nickel_ligands_interchim_blog0717

4 kits photoredox Ir/Ni disponibles

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Protocole standard :

5µmol de substrats dans 100µL de solvant avec le catalyseur Ir (2 mol %), NiCl2●dme (10 mol %), ligand (10 mol %), et 3 équivalents de base.

Caractéristiques

  • Flacon capsulé 0.3mL avec son agitateur magnétique
  • Spécifiquement conçu pour l’appareil de photochimie
  • Réactifs et catalyseurs pré-pesés
  • Température maintenue à température ambiante
  • Matrices déjà développées ou à façon disponibles
  • Réactifs conditionnés sous atmosphère inerte

En savoir plus sur les kits photoredox Hepatochem

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Les supports de purification des molécules biologiques – Protéines, protéines recombinantes & les techniques de purification possibles avec l’agarose


Qu’est-ce que l’agarose ?

Il s’agit d’une chaine carbohydratée polymèrique linéaire, dont l’unité de base est le disaccharide agarobiose, extraite des algues rouges tels que Gelidium et Gracilaria.

MotifDeBaseAgarose

Algues

L’agarose fond à environ 100°C et solidifie à environ 45°C. Après refroidissement, le polymère s’agrège en une structure de fibre en double hélice.

StructureGel

FormationOfPoresInAgaroseGel

Gel d'agarose agrandi 50 000 fois

Gel d’agarose agrandi 50 000 fois

Caractéristiques de l’agarose :

  • L’ami des protéines : elles ne sont pas abimées au contact de l’agarose
  • Très grande capacité
  • Très grande sélectivité
  • Stable chimiquement (pH 1-14)
  • Facile à utiliser et présente une grande résistance mécanique
  • Très bien connue (70 – 75% des purifications des biomolécules sont réalisées avec l’agarose)

L’agarose est extrêmement hydrophile ce qui limite au maximum les liaisons non spécifiques. Son faible volume solide (4-8 %) lui confère une très importante capacité de charge. Sa structure hydrocarbonée la rend très facilement activablable, donc l’agarose est utilisable dans toutes les techniques de purification (Echange d’ions, Affinité Protéine A & IMAC, Exclusion, Hydrophobicité). Enfin, comme elle est très stable en conditions alcaline, elle peut subir les sanitisations et CIP (Cleaning In Place), qui détruisent toutes les impuretés ou protéines restantes sur le support, ce qui en fait le matériel de choix pour les purifications des protéines.

L’agarose est par nature molle, et donc pour résister à la pression engendrée lors des purifications, elle nécessite lors de sa synthèse des émulsifications et des technologies de réticulations très sophistiquée. Ceci explique le coût élevé de l’agarose comparée aux résines polymériques synthétiques. Enfin, l’agarose est un polymére naturelle ce qui implique des variations de la qualité du matériel de base (l’agarobiose).


Les techniques de purifications disponibles avec l’agarose :

L’agarose étant très facilement activable, elle peut être modifiée pour donner des supports de Chromatographie par échange d’ions (IEX – Ion Exchange Chromatography, d’affinité (IMAC- Immobilized Metal Affinity Chromatography et Protéine A), d’hydrophobicité (HIC – Hydrophobic Interaction Chromatography) et d’exclusion (SEC – Size Exclusion Chromatography).

 

IEX

SchemaFnctIEX1

Gradient de force ionique et déplacement de protéine faiblement associée à la résine

Elution progressive des protéines avec l’augmentation du gradient de force ionique

Elution progressive des protéines avec l’augmentation du gradient de force ionique

Mode de fonctionnement de l’IEX

  • Interactions électrostatiques entre une molécule chargée et un support chargé de façon opposée.
  • La charge de surface de la protéine dépend du pH

La valeur de pI de la protéine (pH auquel la charge nette de la protéine est nulle) est l’indice du pH à utiliser pour une excellente adsorption de la molécule sur le support.

 

Affinité

SchemaFnctAffinite

Mode de fonctionnement de l’Affinité

Séparation basée sur des interactions spécifiques Molécule d’intérêt/Support de purification

Il existe de nombreuses techniques de séparations pour des protéines naturelles ou recombinantes :

  • Support protéine A pour les anticorps
  • Immobilized Metal Ion Chromatography (IMAC) pour les protéines taggées Histidine
  • Support Glutathion pour les protéines taggées GST


HIC

SchemaFnctHIC

Mode de fonctionnement de l’HIC

L’échantillon protéique est dissout dans un tampon de sel de haute concentration. Les molécules d’eau près de la surface du ligand et de la surface hydrophobe de la protéine sont plus ordonnées qu’en solution (effet “protection”). Le déplacement des molécules d’eau entourant le ligand et la région H de la protéine donne lieu a une augmentation d’entropie rendant ainsi cette interaction thermodynamiquement favorisée. Interactions de type van der Waals augmentent entre le ligand et la région H avec l’augmentation de la structure ordonnée de molécule d’eau en présence de sel (“salting out”).

 

SEC

SEC

Mode de fonctionnement de la SEC

Basée sur la taille des molécules, l’ordre d’élution est inversement proportionnel au rayon hydrodynamique (taille, dimension) de la molécule. Il n’y a aucune interaction entre le support de chromatographie et les molécules à séparer.

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Expression CMS : Analyse de compléments alimentaires avec une source ASAP / APCI


Bien que les compléments alimentaires soient soumis à des normes très strictes, il existe cependant sur le marché des produits contenant des substances interdites.

L’application ci-dessous présente l’utilisation du spectromètre de masse expression CMS Advion avec une source ASAP / APCI (source permettant une introduction directe de solide ou de liquide) pour identifier la présence de DMBA dans deux compléments alimentaires A et B. Le DMBA est une substance commercialisée aux USA et en GB sous le statut de complément alimentaire, dans des produits revendiquant des effets sur la performance sportive, la perte de poids et la stimulation cérébrale, mais qui n’a jamais été testée sur l’être humain.

Cette substance fait partie la famille du DMAA, une molécule responsable de nombreux contrôles positifs chez les sportifs et de nombreux accidents de santé.

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La technique ci-dessous démontre la capacité du spectromètre de masse expression CMS à tester rapidement la présence de DMBA ainsi que d’autres composés tels que la caféine et la vitamine B3 à partir d’une poudre, en moins de 30s par échantillon.

Un capillaire en verre est mis en contact avec la substance à analyser, il est ensuite directement introduit au niveau de la source ASAP / APCI du spectromètre de masse expression CMS pour analyse.

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Détermination du poids moléculaire à partir de standard DMBA et DMAA :

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Analyses des compléments alimentaires A et B :

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La présence de DMBA est détectée dans les deux échantillons (m/z 102.2) ainsi que de la caféine (m/z 195.2), alors que la vitamine B3 (m/z 124) est seulement présente dans l’échantillon A.

source_ASAP_APCI_mass9_interchim_blog_0417La superposition des spectres de masses indique une présence de DMBA deux fois supérieure dans le composé B que dans le composé A.

Conclusion

L’utilisation du spectromètre de masse expression CMS équipé d’une source ASAP / APCI a permis de détecter la présence de DMBA à partir d’un complément alimentaire sous forme de poudre, sans préparation d’échantillon.

En savoir plus :

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La chimie en continu, une solution permettant l’utilisation d’intermédiaires instables.


La synthèse chimique poursuit son développement grâce à l’innovation permanente de l’instrumentation. Interchim sait s’associer aux meilleurs fournisseurs du monde pour offrir à la recherche scientifique, des technologies habilitantes pour lui permettre de toujours dépasser les limites des outils actuels.

Une de ces technologies est la chimie en continue pour laquelle, Interchim collabore avec Uniqsis, un des leaders mondiaux à l’échelle meso.Flow_chemistry_Interchim_blog_031723Complémentaire aux autres techniques: batch ou micro-ondes, la chimie en continu peut aller encore plus loin dans la synthèse chimique :  l’optimisation de réactions, montée en échelle du  milligrammes jusqu’à 10 kg par jour.

Les nombreux avantages de la chimie en continu.

Réactions plus rapides.

  • Surchauffage des réactions à pression élevée permettant de réduire  le temps de synthèse. (Equation Arrhénius).
    Par exemple, certaines synthèses effectuées en batch et qui  prennent  plusieurs heures peuvent-être effectuées en quelques minutes avec la chimie en continu.

Sécurité accrue.

  • L’utilisation de petits réacteurs minimise les risques d’accidents avec des intermédiaires dangereux.

 Reproductibilité.

  • Le contrôle précis du mélange des réactifs et de la température de réaction améliorent considérable la reproductibilité ce qui est plus difficile en synthèse par batch.

Montée en échelle.

  • Aucune étape d’optimisation à faire puisque le procédé est en continu. Il peut produire de 100 g jusqu’à 10 Kg de produit par jour.

Solvants.

  • Un choix plus important  pour avoir de meilleurs : solubilités, coûts et impact sur l’environnement.

Ci-dessous, un exemple montrant l’intérêt de la chimie en continu par rapport à la chimie en batch avec l’utilisation d’intermédiaires dangereux.

La chimie en continu peut-être une solution pour travailler avec des intermédiaires instables. Un système FlowSyn™ a  permis de réaliser le réarrangement de Curtius en toute sécurité. 

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Objectif:

Le réarrangement de Curtius est une réaction utile en synthèse. Il permet de convertir des acides carboxyliques en azotures d’acyles, potentiellement explosifs, sous l’action de l’azoture de diphénylphosphoryle  pour former des isocyanates.  Ces isocyanates peuvent alors être piégés pour donner une multitude de composés.

Dans des conditions classiques, synthèse en batch, une  montée en échelle n’est pas envisageable  à cause de l’accumulation d’azoture d’acyles.

En chimie en continu, cette réaction

  • S’effectue dans un tout petit réacteur et  permet l’utilisation de faible quantité de produit.
  • Permet la transformation continu de l’azoture d’acyle et évite ainsi son accumulation.

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Méthode:

Solvant du système : Acetonitrile.

Solution A: 4-Nitrobenzoic acid (925 mg; 5.05 mmol), triethylamine (1.40 mL; 10.0 mmol) et allyl alcohol (1.02 μL; 15.0 mmol) dans  MeCN (50 mL).

Solution B: Diphenylphosphorylazide (DPPA: 1.10 mL; 5.1 mmol) dans MeCN (50 mL).

Un  régulateur de contre-pression fixe de 100 psi est installé sur le chemin fluidique du système.

Programme utilisé, “Automated Experiment Setup”

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Le FlowSyn™ est équipé d’un programme permettant de gérer automatiquement les opérations  sans aucune surveillance, en toute sécurité et qui, en plus, inclut des phases d’arrêt et de nettoyage quand le run est terminée.

1- Le FlowSyn™ utilise  deux types réacteurs.

Le réacteur n°1 est une boucle de synthèse de 14 mL en PTFE haute température. Le contact thermique entre la bobine et le module chauffant est optimale.

2- Le réacteur n° 2 est une colonne 15 mm id x 10 cm, remplie d’un mélange de résines [1:1] Amberlyst A-21 et Amberlyst H-15. Volume de colonne : 3ml.

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3 – Un  régulateur de contre-pression fixe de 100psi  est connecté entre le tube du réacteur n°1 et la vanne de collecte.

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4 – Les pompes et le chemin fluidique sont amorcés.

5 – Les paramètres de synthèse sont entrés dans le menu “Auto Set Up”.

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6 – Dès que le run est lancé , le FlowSyn ™ :

  • Equilibre  automatiquement la température jusqu’à  atteinte de la consigne demandée.
  • Exécute la synthèse selon les paramètres demandés.
  • Rince le chemin fluidique du système avec le solvant.

7 – La solution collectée est évaporée pour donner 198 mg d’allyl-4-nitrophenyl carbamate sous forme d’un solide blanc, (88%).

UVLC-MS (ESI +ve): (m/z 223.1 (MH+)); Rt = 3.60 min, >99%;

IR (ATR): 3380 (s), 1730 (s),1685 (m), 1610 (m), 1600 (m), 1545 (s), 1508 (s), 1495 (s), 1320 (s), 1305 (s),1205 (s), 1110 (s), 1050 (s), 945 (s), 850 (s), 765 (s), 750 (s), cm−1.

1H NMR (d3-MeCN, 400 MHz): dH 8.28 (1H, s), 8.15 (2H, d, J = 9.2 Hz), 7.65 (2H, d, J = 9.2 Hz), 5.98 (1H, dt, J = 17.3, 10.2, 5.8 Hz), 5.40 (1H, ddt, J = 17.2, 1.6, 1.6 Hz), 5.30 (1H, ddt, J = 10.8, 1.6, 1.6 Hz), 4.65 (2H, d, J = 5.6 Hz).

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Cet exemple illustre bien que la chimie en continu est, pour le réarrangement de Curtius,  une excellente solution  pour dépasser les limites de la chimie conventionelle pour monter en échelle.  Cette synthèse se realise en toute sécurité, sans limite et permet de synthètiser autant de composés que l’on veut.

Interchim propose une large gamme de systèmes de chimie en continu innovants et accessibles à tous pour répondre à des besoins exigeants comme la  réalisation de synthèses automatisées multi-étapes de molécules complexes, comme la synthèse de chimiothèques etc…

Systèmes modulaires

Flow_chemistry_FlowSyn2_Interchim_blog_0317Systèmes intégrés

Flow_chemistry_FlowSyn_Interchim_blog_0317Système automatisé 4 voies pour gamme de température : -40°C à +260°C.

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Comparatif coût d’une purification avec une colonne PF-15SIHP vs IR-50SI


La purification par chromatographie liquide est toujours un challenge mais également un compromis entre la pureté désirée, la charge et la durée de la purification.
Pour améliorer la pureté des composés, les chimistes doivent trouver un équilibre entre la pureté, le temps de méthode et les considérations environnementales.
Ce délicat équilibre est souvent nécessaire pour la purification d’un échantillon brut en début ou en fin de synthèse.

Le concept de l’Ultra Performance Flash Purification (UPFP) permet d’augmenter le débit en réduisant le temps et le coût de la purification par échantillon avec une confiance accrue.

Ce qui différencie l’UPFP de la chromatographie Flash habituelle est la combinaison d’une technologie avancée de nos instruments puriFlash, construits pour durer et l’utilisation de petites particules de silices sphériques contenues dans nos colonnes puriFlash, qui offre un bénéfice significatif comparé aux colonnes flash traditionnelles.

Conditions :

Instruments: puriFlash® 450
Solvants: A-Cyclohexane, B-Acétate d’éthyl
Mode d’injection : injection liquide
Echantillon: 400mg de chaque Phthalate
Volume d’injection : 3,2mL
Détection UV : 254nm

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Coût de la purification :

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  • Cyclohexane prix au litre (Prix catalogue): 25.10€
  • Acétate d’éthyl prix au litre (Prix catalogue): 18.70€
  • Main d’œuvre par heure: 75€
  • Recyclage des solvants non halogéné (Prix catalogue): 0,00035€/mL
  • Recyclage de silice (Prix catalogue): 0,0009€/mL

Conclusion

La colonne 15µSIHP-F0040 donne de meilleurs résultats avec une meilleure résolution, efficacité, capacité de charge, et de meilleurs temps de rétention comparé à une colonne IR-50SI.
Utiliser une colonne 15µSIHP réduit le temps de rétention de 45%, le temps de manipulation des fractions (évaporation etc…) de 114%,  la consommation de solvant de 59%  et réduit de 26% le cout total de la purification. Un volume de collecte plus faible a pour conséquence un temps d’évaporation moindre.

Si la sélectivité suffisante est atteinte, les colonnes 15μSIHP permettent d’obtenir une plus grande pureté de fraction.
Le meilleur rapport coût/productivité est obtenu avec des colonnes remplies de silice 15 μm.

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HPLC : zoom sur les phases stationnaires C18 AQ Interchim de l’analyse à la purification


Quelque soit le domaine d’application (pharmaceutique, environnement, agroalimentaire, cosmétique…) une question se pose pour l’analyse par HPLC ou UHPLC de composés polaires : quelle colonne choisir ?

A ce jour, il existe sur le marché pléthore de colonnes analytiques greffées C18 permettant la séparation de molécules apolaires. Que ce soit avec des silices Core Shell ou avec des silices totalement poreuses, les phases C18 traditionnelles renseignent plutôt bien cette problématique analytique. Il en est de même pour les phases stationnaires C18 AQ Interchim, qui se comportent avec les composés hydrophobes de manière similaire aux phases stationnaires C18 traditionnelles.

Qu’en est-il pour l’analyse de molécules plus polaires ?

Pour l’analyse de molécules plus polaires, plusieurs questions se posent lors d’un développement analytique :

  • Mes molécules seront-elles retenues sur une colonne C18 traditionnelle ?
  • Dois-je développer une méthode avec l’utilisation d’ajout d’un appariement d’ions dans la phase mobile ?
  • La méthode d’analyse sera-t-elle compatible avec une détection MS ?
  • Dois-je utiliser une colonne de sélectivité différente, Hilic par exemple ?

Polyvalence des phases stationnaires C18 AQ

Les phases stationnaires C18 AQ Interchim présentent un domaine d’utilisation bien plus large que les phases C18 traditionnelles.

  • Dans le pharmaceutique : pour l’analyse de principes actifs, métabolites, impuretés, excipients etc. ou l’analyse d’oligonucléotides, peptides, polypeptides etc.
  • Dans l’environnement : pour l’analyse LC/MS de multirésidus de produits phytosanitaires
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(cliquez sur l’image pour agrandir)

Avantages des phases stationnaires C18 AQ

  • Les phases stationnaires Interchim C18AQ sont stables en 100% H2O

Les greffes C18 traditionnelles ne permettent pas l’utilisation de phases mobiles contenant plus de 95% d’eau. Au-delà de cette valeur, les chaînes C18 se recroquevillent vers la surface de la silice ce qui conduit  à des pertes de rétention et de séparation des analytes.

La technologie de greffage Interchim C18 AQ garantit une colonne qui apporte une parfaite répétabilité des temps d’analyses dans des conditions de phases mobiles 100% aqueuses.

Interchim C18 AQ : stable sous 100% H2O

phases_C18AQ_stable_interchim_blog_1701

 

Phases Interchim C18 AQ

=> Parfaitement utilisable avec les phases mobiles 100% aqueuses

Répétabilité des temps d’analyses avec les phases mobiles 100% H2O

 

silice_C18_interchim_blog_1701

 

 

Silice C18

=> La greffe C18 se condense vers la surface de la silice dans des conditions >95% H2O

=> Pas ou perte de rétention & séparation

 

 

 

  • Les phases stationnaires Interchim C18 AQ sont Rétentives et Sélectives pour les composés polaires qui représentent l’essentiel des molécules à analyser et à purifier d’aujourd’hui

En phase mobile100% H2O, on observe une rétention accrue des analytes avec les phases Interchim C18 AQ.

Grâce à leur technologie d’end-capping, elles apportent des sélectivités polaires spécifiques que les phases C18 traditionnelles ne présentent pas. Elles séparent des produits très peu retenus là où des phases C18 traditionnelles échouent.

Interchim C18 AQ : rétentive avec les composés polairesphases_C18AQ_retentive_interchim_blog_1701

 

 

 

Phases Interchim C18 AQ

=> Meilleure rétention des composées polaires

 

 

 

Silice C18 classique

=> Rétention plus faible des composés polaires

 

 

 

Interchim_ColonneHPLC_C18AQvsC18-sélectivité_polaires

(Cliquez sur l’image pour l’agrandir)

  • Les phases stationnaires Interchim C18 AQ montrent une bonne symétrie de pics avec les composés basiques

L’activité de surface des silanols résiduels des phases Interchim C18 AQ est faible, ce qui conduit à une bonne symétrie de pics pour les composés basiques.

(Cliquez sur l'image pour l'agrandir)

(Cliquez sur l’image pour l’agrandir)

 

  • Les phases stationnaires Interchim C18 AQ sont disponibles de l’analytique à la purification, des Core-Shell au Préparatif

    Disponibilité des phases stationnaires C18 AQ Interchim

    Interchim_ColonneHPLC_PrepLC_Flash_C18AQ_disponibilité

    (Cliquez sur l’image pour agrandir)

Conclusion

Les phases stationnaires C18 AQ sont :

  • Polyvalentes
  • Stables avec des phases mobiles 100% aqueuses
  • Rétentives et Sélectives pour les composés polaires qui représentent l’essentiel des molécules à analyser et à purifier d’aujourd’hui
  • Elles possèdent une bonne symétrie de pics avec les composés basiques

Tous ces avantages font des phases stationnaires C18 AQ, des produits de référence dans les laboratoires d’analyses, de l’analytique à la purification, des Core-Shell au Préparatif, une offre unique sur le marché.

En savoir plus :

C18AQ_guide_interchim_blog_0117

 

Téléchargez ou consultez notre documentation détaillée sur les phases stationnaires HPLC d’Interchim C18 AQ

Accédez directement à nos gammes de produits Uptisphere :

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