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BMH(1,6 - 双马来酰亚胺基己烷,CAS 4856-87-5)介绍

更新时间:2026-04-22点击次数:16
  BMH 是同双官能团巯基反应型交联剂,化学名为1,6 - 双马来酰亚胺基己烷(1,6-Bis (maleimido) hexane),核心优势在于两个马来酰亚胺活性基团六碳脂肪族间隔臂的组合,可在温和生理条件下特异性交联含巯基(-SH)的生物分子(如蛋白质、多肽),形成稳定不可逆的硫醚键,广泛用于蛋白质结构分析、蛋白 - 蛋白相互作用研究与生物偶联技术。

一、核心基本信息

项目详细内容
中文全称1,6 - 双马来酰亚胺基己烷,N,N'- 六亚甲基双马来酰亚胺
英文名称1,6-Bis(maleimido)hexane, N,N'-Hexamethylenebismaleimide
常用简称BMH
CAS 号4856-87-5
分子式C₁₄H₁₆N₂O₄
分子量276.29 Da
化学结构两个马来酰亚胺基团通过六碳直链烷烃(-(CH₂)₆-)连接
间隔臂长度16.1 Å(约 1.6 nm),提供适中分子间距
纯度常规≥98%(HPLC)
外观白色至淡黄色结晶固体
溶解性易溶于 DMF、DMSO 等极性非质子溶剂;微溶于水,不溶于正己烷、氯仿等非极性溶剂

二、结构特征与反应机制

1. 结构核心特点

  • 同双官能团设计:两端均为马来酰亚胺基团,确保与两个巯基特异性反应,形成分子间 / 分子内交联

  • 六碳间隔臂:提供足够柔性与长度,适配蛋白质表面相邻巯基或蛋白 - 蛋白相互作用界面的巯基间距

  • 稳定骨架:脂肪族碳链连接,化学稳定性高,不易水解,适合复杂生物体系应用

2. 交联反应机制(Michael 加成反应)

BMH 的核心反应为马来酰亚胺 - 巯基特异性加成,具有以下关键特征:
  1. 反应条件:温和生理条件(pH 6.5-7.5,室温),不影响蛋白质天然构象与活性

  2. 特异性:对巯基(-SH)的反应活性比对伯胺(-NH₂)高约1000 倍,优先与半胱氨酸残基反应

  3. 反应过程

    • 巯基去质子化形成巯负离子(RS⁻)

    • 巯负离子对马来酰亚胺双键(C=C)进行亲核加成

    • 形成稳定不可逆的硫醚键(-S-C-C-N-),无副产物释放

  4. pH 影响:pH>7.5 时,马来酰亚胺基团稳定性下降,易水解;pH<6.5 时,巯基去质子化不足,反应速率降低

三、核心应用领域与场景

1. 蛋白质研究(核心应用)

(1)蛋白 - 蛋白相互作用分析
  • 交联捕获:通过交联两个相互作用蛋白上的半胱氨酸残基,将瞬时、弱相互作用转化为稳定共价复合物,用于 Western blot、质谱(MS)鉴定与晶体结构解析

  • 距离测定:结合不同间隔臂长度的马来酰亚胺交联剂(BMH/BMB/BMOE),推断相互作用界面的空间距离,构建蛋白质相互作用模型

(2)蛋白质结构表征
  • 寡聚体分析:交联蛋白质亚基间的巯基,确定蛋白质的天然寡聚状态(二聚体、三聚体等),区分单体与多聚体形式

  • 构象变化研究:在不同生理条件(如配体结合、pH 变化)下交联,分析蛋白质构象动态变化

(3)膜蛋白研究
  • 作为膜通透性交联剂,可进入细胞膜内,交联膜蛋白的胞质侧或跨膜区巯基,研究膜蛋白的拓扑结构与相互作用

  • 用于 G 蛋白偶联受体(GPCR)、离子通道等膜蛋白的结构功能研究

2. 生物偶联与药物开发

  • 蛋白质 - 载体偶联:交联酶、抗体等蛋白质与磁性微球、量子点等载体,制备生物传感器与诊断试剂

  • 多肽 - 蛋白质交联:将治疗性多肽与载体蛋白偶联,延长半衰期,提高生物利用度

  • 抗体 - 药物偶联(ADC):作为交联臂,连接抗体与细胞毒性药物,构建靶向治疗药物(需与其他功能基团组合)

3. 材料科学与生物技术

  • 生物材料表面改性:交联含巯基的生物分子(如胶原蛋白、多肽)到材料表面,提升生物相容性与细胞粘附性

  • 纳米材料功能化:修饰量子点、金纳米颗粒等表面,引入生物识别功能,用于生物成像与检测

  • 水凝胶制备:交联含巯基的聚合物,制备生物相容性水凝胶,用于组织工程支架与药物缓释系统

四、使用与储存关键注意事项

1. 储存条件

  • 固体粉末:** 密封、避光、干燥、-20℃** 冻存,可稳定保存 1-2 年;避免高温(>60℃)与潮湿环境,防止马来酰亚胺基团水解

2. 实验操作建议

步骤关键要点
缓冲液选择推荐 HEPES、PBS(pH 6.5-7.5);避免含巯基试剂(如 DTT、β- 巯基乙醇)、EDTA(高浓度)与氨基缓冲液(如 Tris)
交联反应蛋白浓度:0.1-10 mg/mL;BMH 与蛋白摩尔比:5:1~50:1;反应时间:30-60 分钟(室温);可加入 10-20% 甘油提高蛋白稳定性
终止反应加入过量巯基试剂(如 10-50 mM β- 巯基乙醇、DTT),室温孵育 15 分钟,封闭未反应的马来酰亚胺基团
后续处理透析、凝胶过滤或超滤去除未反应的交联剂与终止试剂,用于后续分析(如 SDS-PAGE、Western blot、质谱)

3. 安全与毒性提示

  • 化学性质:马来酰亚胺基团具有刺激性,可能引起皮肤、眼睛与呼吸道刺激

  • 操作防护:佩戴手套、护目镜与口罩,在通风橱中操作,避免直接接触与吸入粉末

  • 废弃物处理:按照有机废弃物标准处理,避免环境污染

  • 生物安全:交联产物需根据生物安全等级处理,避免生物危害

六、总结

BMH 作为经典巯基特异性交联剂,以高特异性、温和反应条件、稳定交联产物为核心优势,是蛋白质结构与相互作用研究的关键工具。其六碳间隔臂设计使其特别适合捕捉蛋白 - 蛋白相互作用界面的巯基,为解析蛋白质功能与机制提供重要手段。在生物偶联与材料科学领域,BMH 也展现出广泛应用潜力,是生物医学研究中常用的化学试剂。