D-生物素酰肼（CAS号：66640-86-6），化学名为2-(5-((3aS,4S,6aR)-2-氧代六氢吡咯并3,4−d咪唑-4-基)戊酰基)肼，也称为生物素-酰肼或生物素肼，是维生素H（生物素）的衍生物。它是一种白色至浅黄色粉末状固体，分子式为C₁₆H₂₈N₄O₃S，分子量为372.49 g/mol。在化学和生物化学领域，D-生物素酰肼常用于生物分子标记和检测，例如作为亲和标签在免疫测定或亲和纯化中与链霉亲和素结合。其酰肼基团（-CONHNH₂）赋予其与醛基或酮基反应的能力，常用于固定化蛋白质或探针标记。
从化学结构上看，它保留了生物素的核心环状结构，包括尿素环和四氢噻吩环，这些结构使其在生物系统中表现出高亲和力，但也可能影响其代谢和毒性行为。作为一种合成衍生物，其纯度通常高于98%，在实验室环境中使用时需注意其水溶性（中等溶解度）和稳定性（在室温下稳定，但避免强氧化剂）。
D-生物素酰肼的毒性概述
D-生物素酰肼的整体毒性水平被分类为低毒物质。根据现有化学安全数据表（SDS）和毒理学数据库（如PubChem、ECHA和Sigma-Aldrich的资料），它不被视为高度危险的化学品，也没有被国际癌症研究机构（IARC）列为致癌物或潜在致癌物。生物素本身是人体必需的B族维生素，参与羧化酶的辅因子作用，因此其衍生物如D-生物素酰肼在生理浓度下通常被耐受良好。然而，化学专业人士在评估其毒性时，必须考虑剂量、暴露途径和个体差异。
从毒性分类来看： 急性毒性：低。口服LD50（半数致死剂量）在小鼠或大鼠模型中估计超过2000 mg/kg体重的标准（GHS分类为Category 5或未分类），表明单次高剂量暴露不太可能导致严重急性中毒。皮肤和眼睛刺激测试显示轻微刺激性，可能引起暂时性不适，但无腐蚀性。 慢性毒性：数据有限，但长期暴露研究未显示显著的生殖毒性、发育毒性或神经毒性。生物素衍生物的代谢途径主要通过肝脏水解为生物素和肼类碎片，后者可能被进一步代谢为尿素或氮气，无蓄积效应。 遗传毒性：Ames测试（细菌回复突变试验）和体外染色体畸变测试均为阴性，表明无基因毒性风险。 环境毒性：对水生生物的LC50（半数致死浓度）较高（>100 mg/L），生物降解性中等，不易持久于环境中。
这些评估基于标准毒理学协议（如OECD指南），但实际数据可能因供应商和纯度而异。化学从业者应参考具体批次的SDS，以获取最新信息。
潜在毒性机制与暴露风险
D-生物素酰肼的毒性机制主要源于其肼基团（hydrazide）。肼类化合物在高浓度下可能与碳yl基团反应，形成腙（hydrazone），这在体内可能干扰酶活性或产生活性氧种（ROS），导致氧化应激。然而，与其他肼类（如肼本身，高度毒性）相比，D-生物素酰肼的亲水性和生物素部分使其毒性显著降低，因为生物素可促进其快速排泄。
暴露途径与健康影响
- 摄入（口服）： 低剂量（<100 mg/kg）通常无症状，高剂量可能引起胃肠道不适，如恶心、呕吐或腹泻。机制涉及肼基的局部刺激和可能的轻微代谢干扰。 无报道的系统性中毒案例，但建议避免意外摄入，尤其在实验室环境中。
- 皮肤接触： 轻微刺激，可能导致红肿或瘙痒。渗透皮肤吸收率低（<5%），但对敏感皮肤者需警惕过敏反应。 长期接触可能引起接触性皮炎，类似于其他酰胺类化合物。
- 吸入： 作为粉末形式，吸入微粒可能刺激呼吸道，引起咳嗽或喉咙不适。蒸汽压低（<0.01 mmHg），无挥发风险，但粉尘暴露限值建议<5 mg/m³（8小时TWA）。 无肺毒性证据，但慢性吸入可能加剧哮喘等既往疾病。
- 眼睛接触： 可能引起暂时性刺激、流泪或结膜炎。无永久损伤报道。
特殊人群风险：孕妇、儿童和肝肾功能不全者应避免暴露，因为生物素代谢依赖这些器官。动物研究显示，无生殖毒性，但人类数据不足以排除微弱影响。
安全处理与风险缓解
在化学实验室或工业环境中处理D-生物素酰肼时，遵循GHS（全球化学品统一分类和标签制度）标准至关重要。其危险符号通常为无（或仅警示符号），但专业操作要求包括：
个人防护装备（PPE）：戴化学防护手套（如丁腈手套）、护目镜和实验室外套。粉尘操作时使用N95口罩或通风橱。 储存与处理：存于凉爽、干燥处（2-8°C），避光、避湿。使用时在通风柜中操作，避免与强酸、强碱或氧化剂混合，以防分解产生微量肼气。 紧急响应：
- 皮肤接触：用水冲洗15分钟。
- 眼睛接触：用生理盐水冲洗至少15分钟，求医。
- 摄入：勿催吐，饮用牛奶或水稀释，立即就医。
- 吸入：移至新鲜空气处，提供氧气支持。 废弃处理：作为低毒废物，可焚烧或中和后丢弃，遵守当地环保法规（如REACH法规）。
风险评估工具如COSHH（控制有害物质）可用于量化暴露水平。供应商如Thermo Fisher或Merck通常提供详细SDS，建议每年更新。
结论与专业建议
总体而言，D-生物素酰肼的毒性水平较低，适合实验室常规使用，尤其在生物标记应用中。其风险主要限于局部刺激和低概率的系统效应，通过标准安全协议即可有效控制。化学专业人士在设计实验时，应进行暴露评估，并考虑替代品如N-羟基琥珀酰亚胺生物素酯（如果需要更高反应性）。
为获取最新数据，推荐查阅PubChem（CID: 439272）或TOXNET数据库。任何疑似暴露均应记录并报告，以支持职业健康监测。如果用于制药或化妆品领域，进一步的GLP（良好实验室规范）毒性研究可能必要。