1.       什么是预活化琼脂糖磁珠？

预活化琼脂糖磁珠旨在高效且稳定地固定生物分子，如蛋白质、肽、核酸及其他配体。这些磁珠提供能够与生物分子形成强共价键的反应性官能团，确保最小的泄露、高结合力及在各种实验条件下的稳定性提升。琼脂糖磁珠因其亲水性、生物相容性和多孔结构，作为优良的基质，能在保持固定分子生物活性的同时实现高比表面积的相互作用。这些磁珠非常适合亲和力纯化、生物传感和特定生物分子固定后的诊断应用。

 

2.       固定化技术

固定化技术常分为物理型和化学型，基于生物分子与基质间化学键的特性。物理固定涉及形成弱键，如范德华力、疏水相互作用和氢键，或将酶物理约束并困在支持材料（如多孔底物或胶束）内。这类具有成本效益高且对配体结构影响最小的优势。化学固定依赖于配体与材料之间形成强键，如共价键和离子键。与物理固定相比，它能更强地将配体固定在支持材料上，从而提升稳定性，尤其是在具体操作和支撑材料可能有所不同的情况下。以下是常见固定策略的比较：

固定方法	交互类型	稳定性	浸出风险	应用
物理吸收	非共价（静电性、疏水性、范德华型）	低	高	酶固定，生物传感器
基于亲和力	特定分子相互作用	中等	媒介	免疫测定，蛋白质纯化
共价结合	共价键形成	高	极简	亲和色谱、生物传感器、药物发现
陷阱	矩阵中的物理困扰	中等	低	细胞包裹，酶稳定
交联	使用交联体的共价连接	高	极简	酶固定，蛋白质结合

在这些方法中，共价固定提供了更优越的稳定性和最小的浸出，使其成为需长期使用和高重复性使用的首选。

 

3.       预活化琼脂糖磁珠的主要类型

设计预活化琼脂糖磁珠用于不同化学相互作用实现共价结合。官能团的选择取决于待固定配体、反应基团的可及性以及结合所需的方向/取向。

·        羧基活化琼脂糖磁珠（Magarose-COOH）

·        靶点：含初级胺分子

·        固定机制：羧基琼脂糖磁珠，通过碳二亚胺（EDC）催化，通过形成酰胺键与一级胺偶联。

·        应用：该方法适用于需要强且稳定共价键的应用，如生物传感器制造和亲和色谱配体固定。

图1. 羧基活化琼脂糖磁珠用于固定含胺初级分子

 

·        胺基活琼脂糖磁珠（Magarose-NH2）

·        靶点：含羧基或醛分子

·        固定机制：胺基琼脂糖磁珠通过碳二亚胺介导的酰胺键共价固定含羧基分子，常利用EDC/NHS活化羧基，对胺基琼脂糖进行亲核攻击。对于含醛分子，醛基与一级胺形成希夫碱，然后利用氰基硼氢化钠还原为稳定的二级胺。

·        应用：这些磁珠常用于蛋白质间相互作用和偶联研究中。

图2. 胺活化琼脂糖磁珠用于固定含羧基分子

 

·        NHS活化琼脂糖磁珠（Magarose-NHS）

·        靶点：含初级胺分子

·        固定机制：NHS酯基团与初级胺特异性反应，形成稳定的酰胺键，提供高固定产率。

·        应用：NHS活化磁珠因其快速耦合动力学和强共价结合，广泛应用于免疫沉淀、抗体纯化和生物分子相互作用研究。

图3. NHS活化的琼脂糖磁珠固定含胺的初级分子

 

 

·        环氧活化琼脂糖磁珠（Magarose-Epoxy）

·        靶点：含初级胺、硫醇、羟基分子

·        固定机制：环氧活化琼脂糖磁珠具有高密度的环氧基团，能与亲核试剂在开环过程中反应。环氧基团与初级胺、硫醇或羟基反应，分别形成稳定的二级胺、硫酯和醚键。

·        应用：这种磁珠常用于固定抗体、酶及蛋白质，同时保持其生物功能。该反应高度稳定，确保随着时间推移，固定生物分子的脱落最小化。

图4. 环氧活化琼脂糖磁珠对亲核分子的共价固定

 

·        CNBr活化琼脂糖磁珠（Magarose-CNBr）

·        靶点：含初级胺分子

·        固定机制：CNBr将活性氰酸酯（-N=C=O）引入琼脂糖表面。这些酯类与蛋白、肽或配体中的一级胺特异性反应，在温和条件下形成稳定的异脲键。

·        应用：抗体或配体的共价连接以进行靶点纯化。

图5. CNBr活化的琼脂糖磁珠固定含胺的初级分子

 

·        醛基活化琼脂糖磁珠（Magarose-CHO）

·        靶点：含初级胺分子

·        固定机制：醛活化琼脂糖磁珠通过与一级胺形成希夫碱基实现共价结合，且可通过还原胺化进一步稳定。

·        应用：这种磁珠特别适合以受控方向固定蛋白质和肽，保持其活性位点，从而在检测和生物传感器中获得最佳性能。

图6. 醛活化琼脂糖磁珠用于固定含胺初级分子

 

·        肼活化琼脂糖磁珠（Magarose-NH-NH2）

·        靶点：含醛或酮分子

·        固定机制：肼活化磁珠选择性与糖蛋白上的氧化碳水化合物基团结合，确保定点固定，同时保持蛋白质活性位点。

·        应用：这种磁珠类型特别适合以保持抗原结合能力的方式固定抗体。

图7. 用肼活化琼脂糖磁珠固定含醛分子

 

·        马来酰亚胺活化磁珠（Magarose- Maleimide）

·        靶点：含硫醇分子

·        固定机制：马来酰亚胺基团与硫基反应形成稳定的硫醚键，确保特定部位的固定作用。

·        应用：这些磁珠在酶固定、抗体修饰和硫醇化寡核苷酸应用中尤为有价值。

图8. 用于硫醇分子固定的马来酰胺活化琼脂糖磁珠

 

·        碘乙酰活化琼脂糖磁珠（Magarose-IA）

·        靶点：含硫醇分子

·        固定机制：碘乙酰活化琼脂糖磁珠通过烷基化反应共价结合含硫醇分子，提供了基于马来酰亚胺的替代固定策略。

·        应用：这些磁珠在蛋白质标记和生化检测应用中尤为有用。

图9. 碘乙酰活化琼脂糖磁珠用于固定含硫醇分子

 

·        叠氮化活化琼脂糖磁珠（Magarose-Azide）

·        靶点：含炔分子 

·        固定机制：叠氮化磁珠通过点击化学实现与炔功能化分子的生物正交接合。

·        应用：这种高度特异且高效的固定方法广泛应用于化学生物学和表面功能化应用。

图10. 叠氮化活化琼脂糖磁珠用于对含烔分子的固定

 

·        炔活化琼脂糖磁珠（Magarose-Alkyne）

·        靶向：含叠氮化物分子

·        固定机制：烂烴基团与叠氮化物反应形成稳定的三唑键。

·        应用：该技术在生物传感器和靶向药物递送研究中可控固定性方面具有优势。

图11. 用于固定含叠氮化物分子的炔活化琼脂糖磁珠

 

·        DBCO活化琼脂糖磁珠（Magarose-DBCO）

·        目标：含叠氮化物分子

·        固定机制：二苯并环辛烯（DBCO）活化琼脂糖磁珠为含叠氮化生物分子的结合提供了无铜的点击化学方法。

·        应用：这允许在生物相关条件下高效固定，适用于细胞表面标记和蛋白质接合。

图12. DBCO活化琼脂糖磁珠用于叠氮化物分子的固定

 

·        亚甲四嗪活化琼脂糖磁珠（Magarose-Tetrazine）

·        目标：含环戊酸分子的跨环戊酸（TCO）

·        固定机制：亚甲基四嗪活化磁珠使得与TCO修饰生物分子发生生物正交逆向电子需求Diels-Alder反应。

·        应用：这提供了一种快速且高度特异性的结合方法，适用于药物发现和诊断开发。

图13. 用于固定含TCO分子的亚基四嗪活化琼脂糖

 

·        TCO活化的琼脂糖磁珠（Magarose-TCO）

·        靶点：含四氮分子

·        固定机制：TCO活化琼脂糖磁珠通过生物正交反应实现分子的高度特异性和高效共价固定。
应用：这些颗粒在生物感测、亲和力纯化和表面功能化应用中的位点特定共轭尤为有用。

图14. TCO活化琼脂糖磁珠用于固定含四津分子

 

4.       应用

预活化琼脂糖磁珠在广泛的生物和生物技术应用中发挥着关键作用。它们能够与生物分子形成稳定的共价键，使其在各种科研和工业应用中不可或缺。

·         蛋白质和抗体纯化

·         生物催化的酶固定

·         生物传感器与诊断应用

·         分子生物学测定中的核酸固定

·         药物发现与高通量筛选