一、基本信息

• 中文名称：D-生物素-NHS酯、活性酯化生物素

• 英文名称：D-Biotin-NHS ester（Biotin-N-hydroxysuccinimide ester）

• 分子式：C14H20N2O5S

• 分子量：328.39 Da

• 外观：白色至类白色结晶性粉末

• 可溶性：易溶于无水有机溶剂如DMSO、DMF，也可短时分散于水性缓冲液中使用

二、结构与化学特性

D-Biotin-NHS是D-生物素的羧基与NHS（N-hydroxysuccinimide）反应后形成的活性酯。其结构具备两个关键活性单元：

• 生物素（Biotin）：一种天然维生素，能够与亲和素类蛋白（如streptavidin、avidin）形成极高亲和力的非共价键（Kd ≈ 10⁻¹⁵ M）。

• NHS酯：活性极高的酰化试剂，能在温和条件下与伯胺（–NH₂）迅速反应，形成稳定的酰胺键。

三、反应机理与特点

D-Biotin-NHS 中的 NHS酯基团可与含伯胺的分子发生酰胺化反应。该反应通常在pH 7.2–8.5的缓冲液中进行，快速且高效。以下是其关键反应优势：

• 选择性高：主要与伯胺（如赖氨酸残基、氨基PEG、多糖氨基、表面胺）反应；

• 反应温和：常温即可高效进行，无需催化剂；

• 反应快速：一般30分钟至2小时完成标记；

• 副产物少：反应副产物为NHS，可被轻松除去。

四、保存与使用注意事项

• 避水操作：NHS酯对水敏感，易水解，建议在无水环境中称量、配制；

• 现配现用：一旦溶解应尽快使用，以确保反应活性；

• 保存条件：-20°C避光干燥密封保存，可稳定保存6–12个月；

• 推荐溶剂：DMSO、DMF、无水乙腈，短时可用于PBS、HEPES等缓冲体系中。

五、主要应用方向

1. 蛋白质修饰

可用于对抗体、酶、载体蛋白等进行生物素标记，便于后续通过亲和素系统进行固定化、纯化、成像或免疫检测。

2. 纳米材料功能化

D-Biotin-NHS 能将生物素修饰引入到纳米颗粒、脂质体、聚合物微球、磁珠表面，使其具备生物识别能力。

3. 探针构建

可用于合成生物素化探针（如酶联探针、荧光探针、核酸探针等），便于信号放大或靶向识别。

4. 寡核苷酸或DNA修饰

通过与氨基修饰的寡核苷酸末端偶联，引入生物素标签，用于拉下实验（pull-down）、杂交成像、qPCR检测等。

5. 表面固定化与生物界面构建

通过生物素-NHS与含氨基的表面（如硅胶、金属、生物传感器表面）反应，再配合亲和素实现层层组装或功能界面构建。

六、反应方案建议

七、优势总结

• ✅ 结构小巧：生物素体积小，不影响靶分子功能；

• ✅ 亲和强大：与亲和素结合极稳定，适合多种亲和体系；

• ✅ 修饰高效：NHS酯活性强，适合快速修饰多种分子；

• ✅ 应用广泛：免疫学、成像、核酸检测、分子自组装等均可应用；

• ✅ 可控标记：通过摩尔比和时间控制标记密度。

八、常见问题与解答

Q1：D-Biotin-NHS 可以用于哪些材料修饰？
A1：只要材料表面或主链中含有伯胺结构，如蛋白、聚合物、壳聚糖、PEG、纳米颗粒、核酸等都可修饰。

Q2：是否可直接用于水溶液？
A2：可短时间使用于缓冲液中（pH 7.2–8.5），但建议先溶于无水DMSO或DMF后逐滴加入。

Q3：修饰后如何检测是否成功？
A3：可通过与荧光标记的亲和素结合检测，或进行SDS-PAGE、Western Blot、亲和层析等方法验证。

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