聚乙二醇（PEG）修饰剂是化学官能化聚乙二醇的载体，由于其水溶性和非免疫原性，在科学研究领域被广泛应用于化学耦合、药物递送、纳米粒子功能化修饰、化学生物学以及生物标记等，其强大的功能性引起了人们强烈的研究兴趣，接下来将为大家一一展示9种常见的聚乙二醇修饰剂的一般共轭反应。
巯基聚乙二醇（PEG-SH）

简介

巯基聚乙二醇（PEG-SH）是用巯基封端的聚乙二醇试剂，在另一端有甲基醚、羟基或羧酸基团。这些试剂已经有了确定的分子量和间隔长度，可用于修饰物质表面，如量子点，自组装单层和磁性粒子等。在应用中，用具有分子内和分子间间隙的PEG-SH对固体表面进行功能化可显著减少非特异性蛋白结合。

1）巯基聚乙二醇（PEG-SH）试剂为低熔点固体或液体，粘度较高，无法准确称量和转移。为了便于处理，将试剂溶解在二甲基亚砜（DMSO）或N, N-二甲基甲酰胺（DMF）中，制成储备溶液；

2）将未使用的储备溶液保存在-20℃的温度下。打开前将试剂瓶平衡至室温，避免水分凝结。为了尽量减少空气暴露，需将原液始终保持在惰性气体（氩气或氮气）氛围中，并用隔膜覆盖住，通过注射器来取出溶液；

3）如果使用聚乙二醇羧基-巯基试剂进行表面结合和进一步的蛋白质装载，反应中的所用试剂的当量和表面基元的比率会影响可用于进一步修饰的羧酸残基的数量；通过试验优化反应比例，以获得特定应用所需的修饰水平；

4）使用pH 7-9不含胺的缓冲液，如PBS（20 mM磷酸钠、150 mM NaCl，pH=7.4；100 mM碳酸盐/碳酸氢盐或50 mM硼酸盐。不要使用含有伯胺的缓冲液，如Tris或甘氨酸，它们会与酰基化反应竞争发生较多的副反应。

金纳米粒子的合成

图1：用PEG和抗体（作为钝化剂）修饰金纳米粒子示意图

在含有搅拌棒的三颈圆底烧瓶中，将1.4 mL柠檬酸三钠（0.15 M）在pH=7时注入50 mL沸腾的四氯金酸钾水溶液（3 mM）中。加入后，反应混合物在1 min内由黄色变为无色，再变为黑色，最后变为紫红色，将该溶液回流5分钟后淬灭至室温，并在1 mM的柠檬酸盐溶液中透析12小时。使用配备有六硼化镧（LaB6）晶体的透射电子显微镜（TEM）在200 kV加速电压下获得金纳米离子的图像，并通过测量超过100个金纳米粒子的大小来确定平均粒径大小和标准差。假设在合成过程中添加的金离子都已经还原成纳米粒子（剩余的金盐低于ICP的检测限），并知道金纳米粒子的大小，可以通过紫外-可见光吸收光谱法确定金纳米粒子的浓度。以粒径为16 nm的金纳米粒子为例，溶液的金纳米粒子浓度约为23 nM，它的消光系数约为4.3×10⁸M^-1 cm^-1。

金纳米粒子的功能化

注：其他巯基-PEG-X（X=COOH、NH2、炔烃、OMe等)也可用于此场景。

将过量PEG-SH添加到含有柠檬酸盐的水溶性金纳米粒子悬浮液（>3×10⁴ PEG-SH/GNP)中并将所得悬浮液搅拌过夜。随后通过离心（17,000g下18 min）并用等体积的水替换上清液来清洗颗粒后再次溶解，重复该步骤6次，相当于可溶性物质（主要是PEG-SH和柠檬酸盐）的清洗稀释倍数为5×10⁶。

金纳米粒子修饰步骤

注：以下步骤为羧基-PEG-SH修饰改性金纳米粒子，其他官能团改性金纳米粒子需根据反应基团的不同重新设计。

1）在需要改性表面的金纳米粒子悬浮液中加入适量的EDC和NHS（0.1 M MES、 0.5 M NaCl，pH=6.0或0.1 M MES、0.9% NaCl，pH=4.7）并在室温下活化反应15分钟；

2）用MES缓冲盐水清洗金纳米粒子表面，去除多余的EDC和NHS；

3）将所需含胺的底物（在PBS缓冲液中制备所得）添加到活化表面并在室温下反应2小时；

4）添加羟胺或其他含胺的缓冲液以淬灭反应。

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