DSPE-PEG-NH2 與 COOH 的偶聯(lián)反應(yīng)條件詳解

DSPE-PEG-NH2（氨基修飾的聚乙二醇磷脂）是一種廣泛應(yīng)用于脂質(zhì)體修飾、生物材料表面功能化、靶向遞送系統(tǒng)中的兩親性分子。它由親水的 PEG 鏈和親脂的 DSPE（1,2-二硬脂酰-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺）組成，PEG 末端修飾有氨基（–NH2）。這種氨基可以與具有羧基（–COOH）功能團(tuán)的分子發(fā)生酰胺鍵偶聯(lián)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)定向的共價(jià)修飾。

一、反應(yīng)機(jī)理概述

DSPE-PEG-NH2 與 COOH 的共價(jià)偶聯(lián)反應(yīng)屬于酰胺鍵的形成反應(yīng)，本質(zhì)上是羧酸與胺基在一定條件下縮合生成酰胺。該反應(yīng)在生物材料和藥物遞送體系中應(yīng)用廣泛，主要包括兩種常見偶聯(lián)方式：

EDC/NHS 活化法

CDI（碳二亞胺）法

二、常用反應(yīng)體系與條件

1. EDC/NHS 活化法（比較常見）

反應(yīng)物：

DSPE-PEG-NH2（溶于 DMSO、DMF 或水）

羧基化分子（如小分子、蛋白、聚合物等）

EDC：1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺

NHS：N-羥基琥珀酰亞胺

反應(yīng)步驟：

將帶有 –COOH 的分子溶于 MES 緩沖液（pH 5.0~6.0）或無水有機(jī)溶劑（如 DMF/DMSO）中；

加入 EDC 與 NHS（摩爾比推薦 EDC:NHS:COOH = 2:2:1）激活羧基；

室溫反應(yīng) 15~30 分鐘，生成中間活性酯（NHS-酯）；

加入 DSPE-PEG-NH2，在 pH 7.4 條件下反應(yīng) 4~12 小時(shí)；

透析、凍干或?qū)游黾兓a(chǎn)物。

反應(yīng)環(huán)境：

pH 6.0 激活，pH 7.2~7.5 偶聯(lián)；

溫度建議 20~25°C，避免高溫降解。

溶劑：

有機(jī)體系：DMSO 或 DMF；

水溶體系：MES 或 PBS 緩沖液，需兼顧兩者溶解性。

注意事項(xiàng)：

DSPE-PEG-NH2 應(yīng)先在有機(jī)相溶解，再逐滴加入活化液；

避光反應(yīng)，防止部分敏感分子降解；

若目標(biāo)分子為生物活性物質(zhì)，應(yīng)避免有機(jī)溶劑對其活性造成影響。

2. CDI 法（碳二亞胺活化羧酸）

原理：羧酸首先被 CDI 活化形成?；溥蛑虚g體，隨后與胺基縮合生成酰胺鍵。

優(yōu)點(diǎn)：不需 NHS、無副產(chǎn)物、反應(yīng)溫和；

缺點(diǎn)：對水敏感，一般在無水環(huán)境下進(jìn)行。

步驟：

將羧基化分子溶于無水 DCM、THF 或 DMF；

加入 CDI（1.1~2 等摩爾），室溫反應(yīng) 1 小時(shí)；

加入 DSPE-PEG-NH2；

室溫或略加熱（25–40°C）反應(yīng) 6~12 小時(shí)；

純化方式與 EDC/NHS 法相似。

三、影響反應(yīng)效率的因素

反應(yīng) pH：

羧基活化階段需要微酸性；

胺基偶聯(lián)階段需要中性偏堿（pH 7.4~8.0）；

摩爾比：

為確保偶聯(lián)效率，一般羧基與胺基摩爾比使用 1.2:1 或更高；

溶劑選擇：

水相適合親水小分子；

有機(jī)相適合疏水性羧基底物。

PEG 鏈長：

PEG2000 或 PEG3400 是常用規(guī)格，鏈長對水溶性和空間位阻有影響。

四、應(yīng)用實(shí)例

DSPE-PEG-NH2 與透明質(zhì)酸（HA-COOH）偶聯(lián)制備 HA-PEG-DSPE，用于靶向腫瘤脂質(zhì)體；

與小分子如葉酸、肽類的 COOH 偶聯(lián)，用于制備靶向修飾納米藥物；

與殼聚糖衍生物偶聯(lián)，用于制備陽離子脂質(zhì)體或基因載體。

五、總結(jié)

DSPE-PEG-NH2 與 COOH 反應(yīng)是構(gòu)建功能脂質(zhì)體、生物相容性納米材料的重要步驟。以 EDC/NHS 或 CDI 為常用偶聯(lián)方式，該反應(yīng)在溫和條件下進(jìn)行，能高效形成穩(wěn)定的酰胺鍵。通過調(diào)控反應(yīng)條件（如 pH、溶劑、反應(yīng)時(shí)間等）可優(yōu)化產(chǎn)率和目標(biāo)結(jié)構(gòu)的保留，廣泛用于藥物遞送、成像探針、疫苗遞送等前沿生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。