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Biotin-LC-Hydrazide的特点有哪些

2026-05-16 [5]

一、结构特点——三段式精密设计

Biotin-LC-Hydrazide由三个功能模块组成,每个模块各司其职,协同发挥最大效用。

1. 生物素端(Biotin)

生物素即维生素B7/维生素H,含有噻唑环和咪唑环组成的双环结构。它能与链霉亲和素(Streptavidin)或亲和素(Avidin)形成已知较强的非共价分子间相互作用,解离常数Kd低至约10⁻¹⁵ mol/L,相当于"分子强力胶",用于靶向捕获、信号放大与高灵敏度检测。

2. LC长链间隔臂(Long Chain Spacer)

LC即Long Chain,由6-氨基己酸构成的6碳烃链,长度约24.7 Å(约1.9 nm)。相比普通Biotin-Hydrazide的短链间隔臂(仅15.7 Å),LC链多出约9 Å的空间缓冲距离。这一设计的核心意义在于:当生物素与链霉亲和素结合时,LC链能有效减少空间位阻,保护被标记生物分子的天然构象与生物活性不受干扰。

3. 酰肼端(-CONHNH₂)

酰肼基团是整个分子的"反应活性端",可与醛基(-CHO)或酮基(C=O)在弱酸性至中性条件下发生特异性反应。该反应条件温和、选择性高,是标记氧化糖基的理想化学工具。


二、化学反应特点

反应条件温和

酰肼与醛基/酮基的反应在pH 4~7范围内即可高效进行,无需金属催化剂,反应副产物仅为水,对生物分子极为友好。

特异性较强

酰肼基团只与醛基和酮基反应,不与氨基、羧基、羟基等常见官能团发生交叉反应,确保标记的位点专一性。

腙键稳定性可控

形成的腙键在中性至弱酸性条件(pH 5~7)下非常稳定,适合长期储存和实验操作。但在强酸性条件(pH<3)下可水解断裂,便于后续释放被标记分子,实现"可逆标记"策略。

双模式偶联能力

第一种模式(主要):酰肼的-NHNH₂与醛基/酮基反应形成腙键,这是较经典的标记方式。第二种模式(次要):在EDC/NHS等交联剂存在下,酰肼末端的-NH₂也可与蛋白质羧基反应形成酰胺键,适用于同时含醛基和羧基的复杂体系。

氧化标记策略

糖蛋白经高碘酸钠(NaIO₄,1~10 mM)氧化后,糖链上的邻二醇结构被切开,产生醛基,随后与酰肼反应形成腙键。由于多数抗体的糖基化位点位于Fc段(远离抗原结合区),因此用Biotin-LC-Hydrazide标记不会影响抗体的免疫结合功能,这是其较经典的应用场景。


三、应用特点

糖蛋白标记(最核心用途)

经NaIO₄氧化糖蛋白后,酰肼与新生成的醛基反应,实现糖链的特异性生物素化。由于糖基化位点通常远离蛋白质功能域,标记后蛋白质的生物活性得以完整保留。广泛用于ELISA、Western Blot、免疫沉淀、流式细胞术等免疫分析实验。

蛋白质羰基化检测

氧化应激可导致蛋白质侧链产生羰基(C=O),酰肼基团能特异性与蛋白质羰基反应,用于定量检测蛋白质氧化损伤程度,是研究衰老、神经退行性疾病、心血管疾病等的重要工具。

碳水化合物与多糖标记

可直接标记含醛基的多糖、寡糖,或经氧化产生醛基的多糖,用于糖生物学和糖组学研究。

信号放大与高灵敏度检测

结合生物素-链霉亲和素系统,一个链霉亲和素可结合4个生物素,每个生物素又可连接一个HRP或荧光分子,实现多级信号放大,检测灵敏度可达pg/mL级别。

纳米材料功能化

修饰金纳米粒、磁性纳米粒、量子点等纳米材料表面,LC链提供的空间缓冲能减少纳米粒子聚集,提升水溶性和生物相容性,降低免疫原性。

分子桥梁角色

Biotin-LC-Hydrazide可作为"桥梁分子":一端通过生物素实现捕获与富集,另一端通过酰肼实现共价标记,满足"捕获-检测-修饰"一体化需求。


四、理化性质特点

分子量:约371.50 g/mol(C₁₆H₂₉N₅O₃S)

CAS号:109276-34-8

外观:白色至浅黄色粉末

纯度:≥95%

溶解性:易溶于DMSO、DMF、甲醇等有机溶剂;在水中微溶,但可在缓冲液中直接使用至约5 mM浓度

保存条件:-20℃避光、防潮、密封干燥保存,避免反复冻融

间隔臂长度:24.7 Å(约1.9 nm),属于中等长度间隔臂,在空间缓冲与分子紧凑性之间取得良好平衡


五、使用注意事项

仅限科研使用,严禁人体实验。取用时保持干燥,避免频繁溶解和冻干。先用DMSO配成储备液再稀释至工作浓度。

反应pH控制在5.5~7.5最佳,避免强酸强碱导致腙键水解。避免使用含Tris、甘氨酸等伯胺的缓冲液(会与醛基竞争反应),推荐使用磷酸盐缓冲液或MES缓冲液。单克隆抗体糖基化程度通常较低,使用前建议先验证标记效率。

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