Synthèse sur résine Rink-Amide RRA
4.2.1
L’équipe de Hans Börner a au préalable développé cette stratégie pour la synthèse de polypeptides. Ces derniers ont été synthétisés sur une résine Rink-Amide que l’on nommera RRA, dont la structure est donnée Figure 91. Puis ils ont été analysés par MALDI-TOF, l’écart entre les pics présents sur le spectre de MALDI permettant de remonter à la séquence peptidique. C’est pourquoi, dans un premier temps, le composé III-4-1 codant pour [11100], et dont la structure est dessinée Figure 91, a été
synthétisé sur cette résine. Un espaceur composé d’acides aminés a été ajouté en début de chaîne afin d’augmenter la taille du composé final. Il est en effet requis que même la plus petite chaîne – codant pour [1] – ait une masse assez élevée pour ne pas se confondre avec la matrice lors de l’analyse par
MALDI-TOF.
Figure 91 : En haut, structure de la résine RAM. En bas, structure attendue du composé III-4-1 pour la chaîne la plus longue
codant pour [11100] avant clivage.
Le composé III-4-1 a été synthétisé avec un capping partiel induit par un ajout de TEMPO, comme expliqué dans l’introduction. Après clivage, il a été analysé par MALDI-TOF. Aucun pic ne correspondait à la structure attendue, et les écarts entre les pics ne pouvaient non plus être mis en relation avec le code incrémenté. La structure des poly(alcoxyamine)amides s’est avérée être moins bonne candidate pour une analyse par MALDI-TOF que les polypeptides. C’est pourquoi un nouvel essai a été effectué pour une lecture directe par ESI-HRMS.
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Synthèse sur résine Fmoc-Gly-Wang
4.2.2
Le composé III-4-2 représenté Figure 92, codant pour [11100], a été synthétisé sur résine RGW. C’est un poly(alcoxyamine amide) qui contient deux lysines suivies de deux glycines en début de chaîne. Il est, comme précédemment, synthétisé en terminant une fraction des chaînes par ajout de TEMPO. Les structures et masses de toutes les chaînes attendues après clivage ont été représentées précédemment
Figure 90.
Après clivage et précipitation sous forme de poudre, l’échantillon a été analysé Figure 92, cette
fois-ci par ESI-HRMS puisqu’il est maintenant établi que cette technique d’analyse est adaptée à la structure des poly(alcoxyamine amide)s.
116 Les pics doublement chargés de chaque longueur de chaîne sont présents et de forte intensité, donc facilement identifiables. Les écarts entre chacun de ces derniers correspondent parfaitement à ceux attendus. Il est donc ainsi possible de décoder la séquence en commençant par la masse la plus élevée, puis en déduisant les bits incrémentés, de la fin de chaîne vers le début de chaîne.
En conclusion, une nouvelle technique d’encodage de données le long de chaîne polymères a été développée. Elle permet une lecture rapide dès la première analyse par spectrométrie de masse, et ne requiert aucune fragmentation par spectrométrie de masse tandem. Cette stratégie, qui consiste à induire des terminaisons de chaîne après chaque ajout d’unité codante, pourrait s’adapter à d’autres types de structure de polymères à séquences contrôlées.
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5. Conclusion
Pour conclure, trois différentes approches de la synthèse de poly(alcoxyamine amide)s encodées digitalement ont été étudiées dans ce chapitre : la synthèse convergente, l’élaboration de codes-barres moléculaires pour une lecture en deux dimensions, ainsi que le capping partiel permettant un décodage dès la première lecture en masse. Dans le cadre de la synthèse convergente, l’ajout de diades codant pour 2 bits a permis de diminuer le temps de manipulation pour l’expérimentateur lors de la synthèse de chaînes longues. De plus, cette approche a permis l’obtention d’un polymère à séquence contrôlée contenant 10 unités codantes, supérieur à l’octet atteint dans le cadre d’une synthèse itérative classique. L’apparition de légères polymolécularités et de fragments internes cyclisés lors du séquençage par spectrométrie de masse tandem laissent cependant à penser qu’il serait difficile d’obtenir de plus longues chaînes encodées via cette approche.
C’est pourquoi une seconde approche, ne requérant pas la synthèse de chaînes plus longues que le maximum déjà atteint, et permettant pourtant d’augmenter la quantité d’informations digitales stockées au sein d’un échantillon, a été développée. Grâce à la synthèse de chaînes isomoléculaires mélangées physiquement, l’espace disponible sur un spectre de masse a été optimisé, et un acronyme de 4 octets a été encodé. La synthèse de tels codes-barres peut s’avérer un bon outil dans l’étiquetage de produits pour combattre la contrefaçon. De plus, une telle approche peut s’appliquer à tout type de polymères séquencés, permettant de choisir la structure adéquate pour l’insérer dans le matériau à labéliser.
Enfin, il a été démontré qu’il est désormais possible de déchiffrer un code moléculaire dès une première analyse par spectrométrie de masse, sans avoir recours à un séquençage par spectrométrie de masse tandem, grâce à la terminaison d’une fraction de chaînes en croissance après chaque ajout d’unité codante. Cette stratégie s’est révélée adaptée à la lecture de polymères synthétiques par ESI- HSMR, comme à celle de biopolymères par MALDI-TOF. Elle semble donc pouvoir s’adapter à la synthèse de n’importe quel polymère à séquence contrôlées, à condition que la synthèse de celui-ci implique l’ajout d’un espaceur après celui de l’unité codante.
En résumé, les trois stratégies étudiées se sont avérées pertinentes pour la synthèse et la lecture des poly(alcoxyamine amide)s encodées. Elles présentent de plus l’avantage d’être adaptables à d’autres types de structures. Or, les poly(alcoxyamine amide)s peuvent montrer certaines limites selon l’application recherchée : elles se dégradent au-dessus de 60°C, et l’ajout de chaque monomère requiert une heure en moyenne. C’est pourquoi une nouvelle structure a été étudiée dans le Chapitre IV. Cette dernière implique la formation d’un triazole par une SpAAC (Strain-promoted Azide Alkyne Cycloaddition) mettant en jeu un azoture et une cyclooctyne. La présence de la triple liaison mise en jeu sur un cycle à 8, et non sur un composé linéaire, devrait permettre une formation rapide du triazole et ainsi diminuer les temps de synthèse des polymères à séquences contrôlées.