生物素标记小分子活性化合物定制合成服务手册-西安齐岳生物
一、生物素标记小分子技术简述
生物素（Biotin，又称维生素 H）是一种具有高亲和力结合特性的小分子辅酶，其与链霉亲和素 / 亲和素之间的结合作用具有特异性强、亲和力高（解离常数 Kd≈10^-15 mol/L）、稳定性好等优势，是生物检测与分析领域的经典分子识别体系。生物素标记小分子活性化合物，是通过化学合成手段将生物素分子连接到具有特定生物活性的小分子化合物上，形成的标记产物可广泛应用于靶点垂钓、药物筛选、分子互作分析、细胞成像等生物医药研发场景，为小分子药物的作用机制研究与临床前评价提供关键工具。西安齐岳生物依托专业的有机合成平台与生物偶联技术团队，可针对不同结构、不同活性的小分子化合物，提供全流程、高定制化的生物素标记合成服务
二、西安齐岳生物生物素标记小分子活性化合物定制服务
定制服务核心方向与技术体系
具体细分方向如下：
1. 可标记的小分子化合物类型
西安齐岳生物可实现对多类具有生物活性的小分子化合物的精准标记，涵盖以下核心品类：药物分子及候选药物：包括小分子药物（如紫杉醇衍生物、喜树碱类似物）、*炎药物（如非甾体*炎药衍生物）、抗菌药物（如喹诺酮类、大环内酯类）、药物（如核苷类衍生物）等，支持新药研发阶段的靶点验证与药效追踪。
| 天然活性小分子 | 植物源活性成分（如黄酮类、生物碱类、萜类化合物）、微生物次级代谢产物（如抗生素、真菌毒素）、动物源活性小分子（如胆酸类、神经递质）等，助力天然产物作用靶点的筛选与确认。 |
功能探针小分子 | 荧光基团修饰前体小分子、靶向特定酶（如激酶、蛋白酶、磷酸酶）的底物小分子、受体靶向配体小分子（如 G 蛋白偶联受体配体、核受体配体）等，为分子影像学与酶活检测提供标记工具。 |
| 其他活性小分子 | 氨基酸及多肽片段、糖类及糖苷类化合物、核酸碱基衍生物、金属离子螯合型小分子等，满足多领域科研的标记需求。 |
2. 小分子化合物的生物素化修饰策略
针对不同小分子的官能团特性，西安齐岳生物采用多样化的生物素化偶联技术，确保标记后小分子的生物活性不受影响。
具体修饰方案如下：
| 偶联技术类型 | 适用官能团 / 场景 | 核心技术流程 | 技术优势 | 注意事项 |
| 基于活性酯的酰胺键偶联 | 小分子含氨基（-NH₂），如氨基酸衍生物、含氨基的药物分子 | 1. 生物素与 N - 羟基琥珀酰亚胺（NHS）反应生成生物素 - NHS 活性酯2. 在 pH 7.0-8.0 的温和缓冲体系中，活性酯与小分子氨基发生亲核取代反应，形成稳定酰胺键完成标记 | 1. 反应条件温和，无需严苛的温度 / 压力控制 2. 偶联效率高，产物收率稳定酰胺键稳定性强，对小分子生物活性影响小 | 需控制缓冲体系 pH 值，避免过酸或过碱导致活性酯失效 |
| 基于酰肼 / 醛基的席夫碱还原偶联 | 小分子含 ** 醛基（-CHO）** 或可氧化生成醛基的基团（如含邻二醇的糖类） 生物素端修饰酰肼（-NHNH₂），小分子含氨基可先氧化为醛基 | 1. 小分子醛基与生物素酰肼在弱酸性条件下形成席夫碱中间体 2. 加入硼氢化钠（NaBH₄）或氰基硼氢化钠（NaBH₃CN）还原中间体，生成稳定仲胺键 | 1. 反应特异性强，无副反应干扰 2. 适配酰胺键偶联不兼容的小分子体系 | 还原试剂需精准控量，避免过量导致小分子活性位点被还原 |
| 基于点击化学的高效偶联 | 小分子含炔基（-C≡CH）或叠氮基（-N₃） 小分子无上述基团可通过预修饰引入，适用于非极性 / 疏水性药物 | 1. 选择 Cu (I) 催化的叠氮 - 炔环加成（CuAAC）或无铜催化的应变促进型加成（SPAAC）2. 生物素端与小分子端的叠氮 / 炔基发生环加成，形成稳定三氮唑环 | 反应速率快，常温下可快速完成偶联选择性高，复杂体系中可实现精准标记 对小分子溶解性和生物活性影响低 | CuAAC 催化体系需注意铜离子的去除，避免影响后续生物实验 |
| 基于巯基的硫醚键 / 二硫键偶联 | 小分子含巯基（-SH），如含巯基的多肽、部分药物 | 1. 不可裂解标记：生物素端修饰马来酰亚胺，与巯基在中性至弱碱性条件下发生迈克尔加成，形成稳定硫醚键 可裂解标记：采用含二硫键的生物素衍生物，形成可还原的二硫键连接 | 1反应特异性强，仅与巯基发生作用。可按需设计可裂解 / 不可裂解结构，适配不同实验需求 | 巯基易被氧化，反应体系需做好除氧处理，避免影响偶联效率 |
| 基于醚键 / 酯键的偶联 | 小分子含羟基（-OH），如糖类、醇类药物分子 | 1. 酯键偶联：生物素端活化为酰氯或混合酸酐，与羟基发生酯化反应 醚键偶联：通过亲核取代反应实现，适配酯键稳定性要求高的场景 | 1. 反应路径成熟，适配各类含羟基小分子 2. 醚键产物稳定性优于酯键，可满足长期储存需求 | 1. 酯键在体内易被酯酶水解，可通过添加间隔臂提升稳定性。酰氯活化的生物素需低温储存，避免失活 |
3. 标记产物的间隔臂（Linker）定制
为避免生物素与小分子活性位点的空间位阻效应，西安齐岳生物可根据客户需求定制不同类型的间隔臂，保障标记后小分子的生物活性，常见间隔臂类型如下：
| 间隔臂类型 | 结构特点 | 适用场景 |
| 短链烷基间隔臂（如 C2/C3） | 结构简单，空间位阻小 | 小分子活性位点对空间结构敏感的场景 |
| 聚乙二醇间隔臂（PEG2/PEG4/PEG6） | 水溶性好，生物相容性高 | 疏水性小分子的标记，提升产物水溶性与生物相容性 |
| 可裂解间隔臂（如二硫键 / 酸敏感键） | 可在特定环境（还原环境 / 酸性环境）下裂解 | 需实现靶点释放或可控解离的应用场景（如靶向药物递送） |
| 刚性芳香族间隔臂 | 结构刚性强，稳定性高 | 对空间构象稳定性要求高的小分子标记 |
三、西安齐岳生物生物素标记小分子定制服务流程
服务模块
为方便客户快速了解服务详情、匹配定制需求，以下表格从多个维度，对西安齐岳生物生物素标记小分子定制服务进行全面汇总：
| 服务模块 | 核心内容 | 适用场景 |
| 前期可行性评估 | 1. 小分子化合物官能团结构分析。活性位点空间位阻预测 标记位点筛选与偶联策略制定。潜在风险与解决方案评估 | 所有类型小分子标记前的方案确认，尤其适用于结构复杂、活性敏感的小分子 |
| 小分子预修饰 | 1. 为无适配官能团的小分子引入氨基 / 炔基 / 叠氮 / 巯基等反应位点对活性位点进行临时保护与脱保护。预修饰产物的纯化与表征 | 无天然反应位点的小分子、需定点标记的活性小分子（如激酶底物、天然产物） |
| 生物素偶联合成 | 1. 按方案实现生物素与小分子的精准偶联，支持多种偶联策略：> - 酰胺键偶联（NHS 活性酯法） 点击化学偶联（CuAAC/SPAAC） - 硫醚键偶联（马来酰亚胺 - 巯基） 席夫碱还原偶联（酰肼 - 醛基）. 支持 PEG/C2/C3 / 可裂解等多类型间隔臂定制 | 各类活性小分子的生物素标记，包括药物分子、天然产物、探针小分子、氨基酸衍生物等 |
| 特殊标记定制 | 1. 双功能标记（生物素 + 荧光 / 放射性基团） 可裂解型生物素标记（二硫键 / 酸敏感键）>3. 靶向型生物素标记（偶联靶向肽 / 糖链） | 多模式成像、可控药物释放、靶向靶点垂钓等高端科研需求 |
补充说明：
所有标记产物均默认提供 - 20℃避光储存包装，支持冷链运输；
对于天然产物、新型药物分子等特殊小分子，可提供加急服务（周期缩短 30%-50%）；
可配套提供链霉亲和素磁珠 / 亲和层析柱等下游实验耗材，实现 “标记 - 应用” 一站式服务。
四、西安齐岳生物生物素标记小分子定制案例展示
案例 1：药物阿霉素的生物素 - PEG4 标记定制 （1）需求背景 某科研单位需对阿霉素进行生物素标记，用于肿瘤细胞靶点垂钓实验，要求标记后保持阿霉素的活性，且提升产物水溶性。 （2）定制方案 小分子特性：阿霉素含氨基官能团，疏水性较强，活性位点为蒽环母核。 标记策略：采用生物素 - PEG4-NHS 活性酯进行酰胺键偶联，选择 PEG4 作为间隔臂，既避免空间位阻影响阿霉素母核活性，又提升产物水溶性。 | 案例 2：天然活性成分姜黄素的生物素 - 可裂解间隔臂标记定制 （1）需求背景 某高校课题组需标记姜黄素，用于炎症靶点的筛选，要求标记产物可在细胞内还原环境下实现姜黄素的可控释放。 （2）定制方案 小分子特性：姜黄素含羟基官能团，水溶性差，且需实现可控释放。 标记策略：先对姜黄素羟基进行炔基修饰，再采用含二硫键（可裂解间隔臂）的叠氮基生物素，通过 CuAAC 点击化学完成偶联，二硫键可在细胞内谷胱甘肽（GSH）作用下裂解，释放游离姜黄素。 |
（3）结构式展示 示意图：
活性验证：体外肿瘤细胞毒性实验表明，标记产物 IC50 值与未标记阿霉素接近，证明生物活性未受显著影响。 | （3）图文展示 表征数据：
细胞成像：荧光共定位实验表明，标记产物可进入巨噬细胞，且在胞内实现姜黄素的释放与靶点结合。 |
表征数据：
五、相关文献：
1. 生物素化小分子生物活性化合物的合成策略综述 英文：Synthetic Strategies for the Biotinylation of Bioactive Small Molecules. 该综述系统总结了向小分子药物/探针上引入生物素标签的常用策略，包括常见连接位点选择、连接子（linker）的设计（长度、柔性、可切除性）、典型化学反应（酰胺化、点击化学 [CuAAC]、硫醚键、胺-活化酯偶联等）以及标记后对生物活性的评估方法。文章讨论了保持小分子结合活性同时实现可富集/可检测性的设计权衡，并给出多个案例与合成路线图，为设计生物素化小分子提供指导。 | 2. 合成并评价可穿透细胞的生物素化 PU-H71 类小分子（实例与方法） 英文：Synthesis and evaluation of cell-permeable biotinylated PU derivatives. 论文以 PU-H71（一种表观遗传/分子伴侣抑制剂）为例，报道了将生物素连接到活性小分子上的合成路线并系统评估了生物素化后分子在细胞内的穿透性、靶点结合保持情况以及用于亲和富集（streptavidin beads）以鉴定靶蛋白的能力。文中给出多个不同长度/性质连接子对活性和可用性的影响数据，演示了“把生物素引入药效团”的实用注意事项。对想直接把已知抑制剂做生物素化并用于pulldown/质谱的研究者很有参考价值。 |
3. 将生物素化用作增强小分子（/荧光分子）细胞/细菌累积的工具（机理与实验） 中文名（译名）：将生物素化作为提高小分子摄取的工具 这篇实验研究把生物素共轭到一个荧光分子（Atto565）上，评估其在大肠杆菌及其他体系中的积累情况。结果显示生物素化确实在某些条件下提高了化合物在细胞/周隔室的富集，但并非总是通过已知的生物素转运蛋白介导（实验表明游离生物素不影响积累）。论文提示：生物素化可能改变分子的物理-化学性质（亲水性/膜穿透性/与细胞组分结合），从而影响分布；因此在把生物素用作“标签”时需要评估其对药代/分布的影响。该工作对理解生物素化后的小分子在细胞内分布提供了实证。 | 4. 生物素靶向嵌合体（BioTAC）用于映射小分子相互作用网络 英文：A biotin targeting chimera (BioTAC) system to map small-molecule–protein interactomes. 该工作构建并验证了一种名为 BioTAC 的平台：将小分子与“生物素-链接子”构成的引导体（chimera）结合，利用生物素/链霉亲和素体系进行细胞内近距离标记并结合质谱鉴定结合蛋白和复合体成员。与传统直接偶联拉下（pull-down）相比，BioTAC 可在活细胞中对直接结合和复合体内的间接相互作用进行检测，灵敏度和特异性兼顾，适合用于未知靶点鉴定与药物作用机制研究。该文为把“生物素化小分子”作为化学生物学工具在细胞内功能化使用提供了明确示范和方法学细节。
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六、西安齐岳生物提供的部分生物素目录：
生物素-NHS 酯 — Biotin-NHS Ester
NHS-PEG12-生物素 — NHS-PEG12-Biotin
生物素-PEG4-羧基 — Biotin-PEG4-COOH
生物素-PEG3-马来酰亚胺 — Biotin-PEG3-Maleimide
生物素-HPDP — Biotin-HPDP
Sulfo-NHS-LC-生物素 — Sulfo-NHS-LC-Biotin
Sulfo-LC-生物素 — Sulfo-LC-Biotin
生物素-碘乙酰胺 — Biotin-Iodoacetamide
生物素-叠氮 — Biotin-Azide
生物素-炔基 — Biotin-Alkyne
生物素-PEG11-孕酮探针 — Progesterone-PEG11-Biotin
雌二醇-PEG3-生物素 — Estradiol-PEG3-Biotin
地塞米松-生物素 — Dexamethasone-Biotin
生物素-胆固醇 — Biotin-Cholesterol
胆固醇-PEG-生物素 — Cholesterol-PEG-Biotin
DSPE-PEG-生物素 — DSPE-PEG-Biotin
生物素-PEG-DSPE — Biotin-PEG-DSPE
生物素-FITC — FITC-Biotin
生物素-Cy3 — Biotin-Cy3
生物素-Cy5 — Biotin-Cy5
生物素-Alexa488 — Biotin-Alexa Fluor 488
生物素-4-荧光素 — Biotin-4-Fluorescein
生物素-11-dUTP — Biotin-11-dUTP
生物素-16-dUTP — Biotin-16-dUTP
生物素-PEG-胺 — Biotin-PEG-Amine
生物素-PEG-巯基 — Biotin-PEG-SH
生物素-马来酰亚胺 — Biotin-Maleimide
生物素-磷脂 PE — Biotin-PE
生物素-叶酸 — Biotin-Folate
生物素-叠氮-PEG — Biotin-Azide-PEG
生物素-PEG-DSG 交联剂 — Biotin-PEG-DSG
LC-生物素 — LC-Biotin
可裂解型生物素-HPDP — Cleavable Biotin-HPDP
生物素-PEG-叠氮 — Biotin-PEG-N3
生物素-喜树碱衍生物 — Biotinylated-Camptothecin
生物素-孕酮衍生物 — Biotinylated-Progesterone
生物素-雌二醇衍生物 — Biotinylated-Estradiol
生物素-雷帕霉素衍生物 — Biotinylated-Rapamycin
生物素-DOTA — Biotin-DOTA
生物素-PEG-Boc — Biotin-PEG-Boc
生物素-DSPE-PEG2000 — DSPE-PEG2000-Biotin
生物素化定制小分子探针 — Custom Biotinylated Small-Molecule Probe
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