Biotin-NHS ester（生物素-N-羥基琥珀酰亞胺酯）是一種常用的生物素化試劑。

一、核心特性

1. 化學(xué)結(jié)構(gòu)

• 由生物素（維生素H）與N-羥基琥珀酰亞胺（NHS）通過(guò)酯鍵連接而成，分子式為C??H??N?O?S，分子量約341.4 g/mol。

• 結(jié)構(gòu)中包含一個(gè)短間隔臂（spacer arm），減少空間位阻，提高生物素與親和素（如鏈霉親和素）的結(jié)合效率。

2. 反應(yīng)活性

• 胺反應(yīng)性：NHS酯基團(tuán)可高效與伯胺基團(tuán)（-NH?）反應(yīng)，形成穩(wěn)定的酰胺鍵。這一特性使其成為標(biāo)記蛋白質(zhì)、抗體、多肽等含胺分子的理想工具。

• 反應(yīng)條件：通常在堿性緩沖液（pH 7-9）中進(jìn)行，反應(yīng)快速且不可逆。

3. 物理性質(zhì)

• 外觀：白色結(jié)晶性固體。

• 溶解性：難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑（如DMSO、DMF）。

• 穩(wěn)定性：需低溫（-20°C）保存，避免反復(fù)凍融。

二、合成方法

Biotin-NHS ester的合成通常通過(guò)DCC（二環(huán)己基碳二亞胺）偶聯(lián)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)，步驟如下：

1. 原料準(zhǔn)備：

• 生物素（D-biotin）作為羧酸供體，NHS作為羥基受體。

• 加入DCC作為縮合劑，促進(jìn)羧酸與羥基的脫水縮合。

2. 反應(yīng)過(guò)程：

• 在有機(jī)溶劑（如DMF）中，生物素與DCC反應(yīng)生成活性中間體（O-酰基異脲）。

• NHS攻擊中間體，取代DCC，形成Biotin-NHS ester。

3. 純化：

• 通過(guò)結(jié)晶或色譜法（如硅膠柱層析）純化產(chǎn)物，去除未反應(yīng)的原料和副產(chǎn)物。

三、應(yīng)用場(chǎng)景

1. 生物分子標(biāo)記

• 蛋白質(zhì)標(biāo)記：將生物素標(biāo)記到抗體、酶或受體蛋白的賴氨酸殘基（側(cè)鏈含-NH?）或N端，用于免疫檢測(cè)、流式細(xì)胞術(shù)等。

• 多肽/核酸標(biāo)記：標(biāo)記含胺基團(tuán)的多肽或核酸探針，便于后續(xù)分離或檢測(cè)。

2. 親和純化

• 生物素標(biāo)記的分子可通過(guò)鏈霉親和素磁珠或?qū)游鲋M(jìn)行高效純化，廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)組學(xué)研究。

3. 細(xì)胞成像與檢測(cè)

• 結(jié)合熒光標(biāo)記的鏈霉親和素，實(shí)現(xiàn)生物素化分子的可視化追蹤，用于細(xì)胞定位或信號(hào)通路研究。

4. 藥物遞送系統(tǒng)

• 生物素化納米顆粒（如殼聚糖硫化銅納米顆粒）可通過(guò)生物素-親和素相互作用實(shí)現(xiàn)靶向遞送，提高藥物在腫瘤組織的富集效率。

四、注意事項(xiàng)

1. 反應(yīng)控制：

• 避免過(guò)量NHS酯，防止非特異性標(biāo)記。

• 反應(yīng)后需通過(guò)透析或脫鹽柱去除未反應(yīng)試劑。

2. 兼容性：

• 某些蛋白質(zhì)（如富含賴氨酸）可能因過(guò)度標(biāo)記影響活性，需優(yōu)化標(biāo)記比例。

3. 安全性：

• DCC為潛在致敏物，操作時(shí)需佩戴防護(hù)裝備。

• 廢棄物按有機(jī)溶劑處理規(guī)范處置。

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