引言

ε‑聚赖氨酸（ε‑Poly‑L‑lysine, ε‑PLL）是一种由链霉菌发酵产生的天然均聚物，其独特之处在于每个赖氨酸单元通过ε‑氨基与相邻单元的α‑羧基连接，从而在侧链上保留了大量游离的ε‑NH₂。这些氨基具有高反应活性，可与含羧基的小分子（如叶酸、阿魏酸、荧光素、药物分子等）通过酰胺键偶联，赋予聚赖氨酸新的功能，如靶向、抗菌或荧光示踪。

反应原理

酰胺化反应是羧基与氨基在缩合剂作用下失去一分子水形成酰胺键的过程。典型反应式：

R‑COOH + H₂N‑PLL → R‑CO‑NH‑PLL + H₂O

由于直接脱水难以进行，实验室常用碳二亚胺类缩合剂（如EDC）活化羧基，生成活性O‑酰基异脲中间体，再与ε‑PLL的氨基亲核加成，最终形成稳定的酰胺键。为防止副反应，通常加入NHS或Sulfo‑NHS将中间体转化为更稳定的NHS酯，提高偶联效率。

通用实验流程

以下为ε‑PLL与一种或多种羧基小分子反应的标准步骤：

1. 溶解ε‑PLL：将ε‑PLL（多为盐酸盐形式）溶于MES缓冲液（0.1 M, pH 4.5–5.5）或去离子水中，调节pH。

2. 活化羧基：称取羧基小分子，加入EDC和NHS（摩尔比 小分子:EDC:NHS = 1:1:0.5~1），室温活化15–30 min。

3. 偶联反应：将活化后的混合液缓慢加入ε‑PLL溶液中，用NaOH或HEPES缓冲液将体系pH调至7.0–8.0，室温或4℃搅拌2–24小时。

4. 终止反应：加入β‑巯基乙醇或盐酸羟胺淬灭过量的EDC。

5. 纯化：用透析袋（MWCO 1000–3500 Da）对纯水透析48小时，或使用超滤离心管，去除未反应的小分子、EDC副产物。

6. 干燥：冻干得到白色或淡黄色絮状修饰产物。

关键控制点

反应流程图（Mermaid）

• 若小分子水溶性差，可先用少量DMF或DMSO溶解后再加入EDC/NHS。

• 避免使用含伯胺的缓冲液（如Tris、甘氨酸），它们会竞争反应。

• 高接枝度时可能导致ε‑PLL水溶性下降，需控制取代度。

• 产物纯化必须彻底，残留EDC或NHS可能影响生物实验结果。

结语

ε‑聚赖氨酸的侧链氨基为羧基小分子提供了一个高效、温和的偶联平台。掌握EDC/NHS介导的酰胺化反应条件，可以方便地制备多种功能化聚赖氨酸衍生物，广泛应用于生物材料、药物递送和食品保鲜领域。