蛋白质交联剂是一类小分子化合物，具有2个或者更多的针对特殊基团（-NH2、-COOH、-HS等）的反应性末端，可以和2个或者更多的分子分别偶联，从而使这些分子结合在一起。70年代时人们普遍使用戊二醛作为蛋白质交联剂连接抗体和指示剂（如酶类），但其缺点是由于交联基团是随机的，容易形成杂乱的多聚体。80年代，更具选择特异性的交联剂，例如NHS（针对-COOH）和马来酰亚胺（针对-HS)在生命科学研究中得到了更为广泛的应用。巧妙地运用交联剂可以在蛋白质相互作用研究，免疫学，癌症治疗等领域取得意想之外的收获。截至2010年，市面常用的蛋白质交联剂大约有一百多种。

蛋白质交联剂分为三大类：同源交联剂，异源交联剂，光反应交联剂。

同源交联剂：具有两个相同活化反应基团。应用：一步反应，分子内交联，多聚反应，稳定四级结构

异源交联剂：具有两个不同活化反应基团。应用：两步反应交联，可减少聚集和自身交联。

光反应交联剂：反应原则：首先交联不稳定的热反应活性基团（与第一种蛋白质），然后UV交联，将第一种蛋白质交联到第二种蛋白质的N-H，C-H上。特点：交联非特异性，产率低。

图示为同源交联剂的使用方法：首先将待交联的蛋白质A与交联剂在一定条件下反应，得到的蛋白质A-交联剂中间体，然后移除多余的交联剂，再加入欲交联的蛋白质B。产物中可能会形成多聚体，这一副产物通过调节反应条件来控制。分成两部反应的目的在于减少分子内交联以及形成蛋白质多聚物。另外，选择异源交联剂也可以减少多聚物的产生。

蛋白质交联剂已在国际上广泛应用于生命科学研究的各个分支。

蛋白质间相互作用研究

大多数蛋白质-蛋白质结合相互作用是瞬时的，通过交联方法可以稳定或永久连接相互作用复合物中的成分，从而有助于鉴别这些瞬时接触。一旦相互作用的成分被共价偶联，可以使用其他步骤（例如细胞裂解，亲和纯化和电泳）来制备分析样品，同时可维持最初的相互作用配位化合物。

生物导弹研究（靶向药物）

将能识别肿瘤表面抗原的抗体与药物共价连接，实现靶向治疗，从而减少传统化疗方法对健康细胞的杀伤。

载体蛋白与半抗原的连接

半抗原只有反应原性而没有免疫原性。而将病毒包被蛋白的一段多肽序列（半抗原）可以和载体蛋白连接后制成新型冠状病毒疫苗，激发免疫反应。另外也可以通过这种方法制备单克隆抗体，并利用此单抗返回找到大分子蛋白上的抗原结合位点。在连接二者的操作中，较低的半抗原-载体蛋白摩尔比会带来更高的抗体亲和力。

此外将半抗原连接在载体蛋白中间的氨基酸上比连接在其末端时产生的的抗体效价更高。

蛋白质或其他分子的固相化

将蛋白质通过共价键结合在磁珠，96孔板，玻璃等等固体基质上，以减少洗脱过程中的损失

抗体的标记、标记转移

将抗体与酶，荧光基团或者维生素H连接用于定量测量或者定位观察。抗体标记与修饰之前，需要用固定化的抗原纯化。为了避免抗体结合抗原的位点被封闭，选择抗体重链上合适位置的的氨基酸就比较重要。标记酶可以连接在抗体链区打开形成的二硫键上，或者或者抗体的非特异性片段上。

此外，还可以将抗体酶切，获得抗原结合片段，然后将标记基团与抗原结合片段连接。这种方法的优势是在ELISA反应中减少了Fc片段的干扰，并且也增加了这一复合物的膜通透性，使之更适合标记活体细胞。左图是将标记基团结合在铰链区二硫键打开生成的巯基上。右图是将标记基团直接结合在抗体结合片段上。