1. 中英文名称

中文名称： 生物素-炔基

英文名称： Biotin-Alkyne （也常被称为： Biotin-PEGₙ-Alkyne，其中PEGₙ代表一个可选的聚乙二醇连接臂） 

2. 是什么材料？

生物素-炔基是一种化学生物学工具分子或生物共轭试剂。它不是一种宏观意义上的“材料”，而是一种小分子化合物，主要用于生物医学研究、药物开发和诊断领域。

它的分子结构可以看作由三个部分“搭建”而成：

 生物素： 也称为维生素H或维生素B7，是亲和素/链霉亲和素蛋白的高亲和力配体。

 炔基： 一个含有碳碳三键（-C≡C-）的化学基团。

 连接臂： 通常是一个化学链（如PEG链）将生物素和炔基连接起来，这个连接臂可以减少两者之间的空间位阻，使各自的反应更高效。

 结构简图： Biotin — [连接臂] — Alkyne

3. 生物素-炔基有何功能？

它的核心功能是作为一个 “桥梁”或“中介” ，将含有叠氮基（-N₃）的生物分子与链霉亲和素/亲和素标记的系统连接起来。这主要利用了两项诺贝尔化学奖技术中的一项：

 点击化学： 炔基可以与另一个基团——叠氮 发生高效的、特异性的铜催化的叠氮-炔环加成反应，生成一个稳定的三唑环。这个反应在室温、水相和生理条件下都能很好地进行，且对其他生物官能团非常惰性。

 生物素-亲和素系统： 生物素与链霉亲和素或亲和素之间的结合是自然界中最强的非共价相互作用之一，具有极高的亲和力和特异性。链霉亲和素通常被固定在琼脂糖微珠（用于纯化）或标记上荧光染料、酶（用于检测）。

 综上所述，生物素-炔基的功能是：

 实现生物分子的标记与检测： 将叠氮修饰的生物分子（如蛋白质、核酸、糖类）通过点击化学反应连接到生物素上，进而利用成熟的链霉亲和素检测系统（如荧光、化学发光、酶联显色）进行高灵敏度检测。

 实现生物分子的分离与纯化： 将叠氮修饰的生物分子通过点击化学反应连接到生物素上，然后让混合物通过填充有链霉亲和素微珠的层析柱，只有目标分子会被牢牢捕获，从而实现纯化。

4. 生理特性？

作为一个小分子工具试剂，我们通常不讨论其宏观的“生理特性”（如机械强度等），而是关注其在生物应用中的化学与生物学特性：

水溶性： 如果连接臂是PEG，则其水溶性通常较好，便于在生物缓冲体系中使用。

 反应特异性： 炔基和叠氮的反应特异性极高，在复杂的细胞裂解液或活体环境中，能有效避免与非目标分子的副反应。

 生物相容性： 点击化学反应（尤其使用更先进的铜游离策略时）对活细胞的毒性较小，可用于活细胞标记。

 稳定性： 分子本身在适当的储存条件下（低温、干燥、避光）比较稳定。炔基和生物素在生理pH和温度下也相对稳定。

 膜透性： 标准的生物素-炔基本身膜透性较差，通常用于细胞裂解液或细胞表面标记。如需进入活细胞，需要设计特殊的、膜透性更强的炔基探针。

5. 两个部分是如何构建组合在一起的？

生物素和炔基这两个部分是通过经典的有机合成方法在化学实验室或工厂中共价连接在一起的。

具体的合成路线会根据所选连接臂的不同而有所差异，但一个典型的、包含柔性PEG连接臂的合成路径如下：

起始原料： 选择一个一端被保护（例如，氨基用Boc保护）的炔基-PEG-羧酸分子。结构为： Alkyne — PEG — COOH (且 —NH₂ 被保护）。

 活化羧基： 在偶联剂（如HOBt, HBTU, DCC等）的存在下，将PEG链末端的羧基活化，使其更容易与氨基反应。

 与生物素偶联： 将活化的分子与生物素 混合。生物素分子上有一个戊酸侧链，其末端是一个羧基，但更重要的是，它还有一个环状尿素结构，其中一个氮原子可以被特定保护（如用Fmoc保护）或选择性活化。更常见的做法是使用商业可得的、戊酸侧链羧基被活化的生物素活性酯（如NHS-Biotin）。在这个步骤中，被保护的炔基-PEG-活性酯与生物素的氨基发生亲核取代反应，形成稳定的酰胺键。此时结构为： Alkyne — PEG — CO — NH — Biotin (氨基保护基仍在)。

 脱保护： 通过特定的酸处理（如TFA，用于脱去Boc保护基）或其他方法，移除炔基端氨基的保护基，得到最终的生物素-炔基产物。

整个构建过程的本质就是通过形成酰胺键等稳定的共价键，将两个功能模块（生物素和炔基）通过一个设计好的“桥梁”（连接臂）永久地连接在一起，形成一个全新的、具有双重功能的工具分子。