聚乙二醇修饰可以有效地延长药物在体内的循环半衰期，但其修饰过程同时也会带来药物活性的损失或造成药物分子的氧化。本文以血红蛋白和胰高血糖素样肽-1(GLP-1)的聚乙二醇修饰为研究对象，分别探索了小分子一氧化碳(CO)在血红蛋白修饰过程中的抗氧化作用、大分子聚乙二醇(PEG)对血红素区域的保护作用以及金属螯合介质对GLP-1的N末端活性中心的保护作用。主要研究内容包括：　　⑴向氧合血红蛋白中持续通入CO气体，将氧合血红蛋白转化为碳氧血红蛋白，然后再进行PEG修饰。并考察了修饰产物的结构和稳定性，以及修饰过程中高铁血红蛋白的生成情况。实验发现，在聚乙二醇修饰之前先使血红蛋白与CO结合，能有效的抑制修饰过程中高铁血红蛋白(metHb)的生成，将metHb含量控制在1％以内，明显低于未结合CO修饰过程(15％)。对碳氧血红蛋白(HbCO)的PEG修饰产物在近紫外区域(250-500 nm)的圆二色谱研究，发现CO分子的结合可以减少PEG修饰对血红素结构和血红素非极性微环境的影响。通过对HbCO修饰产物的稳定性研究，发现CO的结合使PEG修饰产物的热稳定性提高了35-40％，pH稳定性提高了5％，修饰产物二级结构变性一半的温度(Tm)明显增加，其中分子量5kDa的聚乙二醇双琥珀酰亚胺碳酸酯(PEG5K-SC)修饰HbCO的Tm值高达85℃，比未结合CO的修饰产物提高了18℃。CO的结合还能明显的降低修饰产物的自氧化速率。对HbCO修饰产物的分子形态和分子结构的分析表明，CO与血红蛋白结合后能够使蛋白四级结构更紧密，增加了蛋白四聚体的凝聚力。对HbCO修饰产物重新氧合，检测P50和Hill系数，发现CO的结合对血红蛋白的载氧活性没有影响。　　⑵将分子量20kDa的聚乙二醇(PEG20K)通过可解离的二硫键和腙键连接在血红蛋白血红素附近的Cys-93(β)上，然后再用分子量为5kDa的聚乙二醇对血红蛋白进行修饰，修饰完成后再将PEG20K解离下来。随后对修饰产物的修饰位点、自氧化性质、结构和功能进行了研究，并与直接修饰产物进行了比较。通过对液质联用对酶解肽段进行分析，并与蛋白一级结构进行对比后发现，被保护的修饰位点包括:Val-1(α)、Lys-16(α)和Lys-95(β)。保护修饰产物的自氧化速率(kox)为0.017 h-1，明显低于直接修饰产物的0.030 h-1。利用圆二色谱对修饰产物结构的研究发现，PEG大分子保护血红素区域的方法，能明显降低修饰剂对血红素区域结构和微环境的影响。通过分析超离心对修饰产物的研究，发现保护修饰产物中四聚体的解离系数仅为直接修饰产物的1/3。保护修饰产物较直接修饰产物的氧亲和力低，更利于氧的释放。可逆连接大分子保护剂的方法，能够成功的保护几个重要的位点不被修饰，进而保护了蛋白活性中心血红素区域的结构，提高了蛋白稳定性。　　⑶利用胰高血糖素样肽-1N末端的组氨酸，使其吸附在铜离子螯合介质上，然后再对其进行修饰。分别考察了分子量为5kDa、10kDa和20kDa的PEG分子对吸附在介质上的GLP-1的修饰情况，发现只有分子量为5kDa的PEG能够成功的对GLP-1进行修饰，而且得到的均为单修饰产物。对GLP-1修饰产物酶解图谱的分析，发现固相单修饰产物中不含有N末端修饰产物，而液相单修饰产物中含有N末端修饰产物，证明金属螯合介质成功的保护了GLP-1的N末端活性中心。对单修饰产物的药代动力学研究，发现GLP-1固相单修饰产物的半衰期为119.0±4.2 min，较GLP-1提高了16倍。通过葡萄糖耐受实验对修饰产物的体内药效的研究，发现GLP-1固相单修饰产物的降糖效果优于液相单修饰产物，说明利用金属螯合介质保护N末端活性中心的方法，使GLP-1的修饰产物保留了较高的活性。