ในทางเคมีและชีววิทยาพันธะเชื่อมโยง (cross-link)คือพันธะหรือลำดับของพันธะสั้นๆ ที่เชื่อมโยง สายโซ่ พอลิเมอร์ หนึ่ง กับอีกสายโซ่หนึ่ง พันธะเชื่อมโยงเหล่านี้อาจอยู่ในรูปของพันธะโควาเลนต์หรือพันธะไอออนิกและพอลิเมอร์เหล่านั้นอาจเป็นพอลิเมอร์สังเคราะห์หรือพอลิเมอร์ธรรมชาติ (เช่นโปรตีน ) ก็ได้

ในวิชาเคมีพอลิเมอร์ "การเชื่อมโยงข้าม" โดยทั่วไปหมายถึงการใช้พันธะเชื่อมโยงเพื่อส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพของพอลิเมอร์

เมื่อใช้คำว่า "การเชื่อมโยงข้าม" ในสาขาชีววิทยา หมายถึงการใช้โพรบเพื่อเชื่อมโยงโปรตีนเข้าด้วยกันเพื่อตรวจสอบปฏิกิริยาระหว่างโปรตีนตลอดจนวิธีการเชื่อมโยงข้ามแบบสร้างสรรค์อื่นๆ

แม้ว่าคำนี้จะใช้เพื่ออ้างถึง "การเชื่อมต่อของโซ่พอลิเมอร์" ในทั้งสองสาขาวิทยาศาสตร์ แต่ขอบเขตของการเชื่อมโยงและคุณสมบัติเฉพาะของสารที่ทำให้เกิดการเชื่อมโยงนั้นแตกต่างกันอย่างมาก

โดยทั่วไป การเชื่อมโยงข้ามเกี่ยวข้องกับพันธะโควาเลนต์ที่เชื่อมต่อโซ่พอลิเมอร์สองโซ่ คำว่าการบ่มหมายถึง การเชื่อมโยงข้ามของ เรซินเทอร์ โมเซตติงเช่นโพลีเอสเตอร์ ไม่อิ่มตัว และ เรซิน อีพ็อกซีและคำว่าการวัลคาไนเซชันมักใช้กับยาง^{[ 1 ]} เมื่อโซ่พอลิเม อร์ถูกเชื่อมโยงข้าม วัสดุจะแข็งตัวมากขึ้น คุณสมบัติทางกลของพอลิเมอร์ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของการเชื่อมโยงข้ามอย่างมาก ความหนาแน่นของการเชื่อมโยงข้ามต่ำจะเพิ่มความหนืดของพอลิเมอร์หลอมเหลวความหนาแน่นของการเชื่อมโยงข้ามระดับกลางจะเปลี่ยนพอลิเมอร์เหนียวให้กลายเป็นวัสดุที่มี คุณสมบัติ ยืดหยุ่นและอาจมีความแข็งแรงสูง ความหนาแน่นของการเชื่อมโยงข้ามที่สูงมากอาจทำให้วัสดุแข็งตัวมากหรือเป็นแก้ว เช่นวัสดุฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์^{[ 2 ]}

ในกระบวนการหนึ่งเรซิน ที่ยังไม่ผ่านกระบวนการพอลิเมอไรเซชันหรือผ่านกระบวนการพอลิเมอไรเซชันเพียงบางส่วน จะถูกบำบัดด้วยสารเชื่อมโยงใน กระบวนการวัลคาไนเซชัน กำมะถันทำหน้าที่เป็นสารเชื่อมโยง การเติมกำมะถันจะเปลี่ยนยางให้เป็นวัสดุที่แข็งแรงทนทานมากขึ้น ซึ่งพบได้ในยางรถยนต์และยาง จักรยาน กระบวนการนี้มักเรียกว่าการบ่มด้วยกำมะถัน ในกรณีส่วนใหญ่ การเชื่อมโยงนั้นไม่สามารถย้อนกลับได้ และวัสดุเทอร์โมเซตติงที่ได้จะเสื่อมสภาพหรือไหม้หากได้รับความร้อนโดยไม่หลอมเหลว การเชื่อมโยงทางเคมีแบบโควาเลนต์มีความเสถียรทั้งทางกลและทางความร้อน ดังนั้น ผลิตภัณฑ์ที่มีการเชื่อมโยง เช่นยาง รถยนต์ จึง ไม่สามารถนำไปรีไซเคิลได้ง่าย

พอลิเมอร์ประเภทหนึ่งที่เรียกว่าเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์อาศัยการเชื่อมโยงทางกายภาพในโครงสร้างจุลภาคเพื่อให้เกิดความเสถียร และมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในงานที่ไม่เกี่ยวข้องกับยางรถยนต์ เช่น สายพานตีนตะขาบ ของรถสโนว์โมบิลและสายสวนทางการแพทย์ เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์มีคุณสมบัติที่หลากหลายกว่าอีลาสโตเมอร์แบบเชื่อมโยงทั่วไป เนื่องจากโดเมนที่ทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมโยงนั้นสามารถย้อนกลับได้ จึงสามารถสร้างใหม่ได้ด้วยความร้อน โดเมนที่ช่วยให้เกิดความเสถียรอาจเป็นแบบไม่มีผลึก (เช่นในโคพอลิเมอร์แบบบล็อกสไตรีน-บิวทาไดอีน) หรือแบบมีผลึก (เช่นในโคพอลิเอสเตอร์เทอร์โมพลาสติก)

สีเคลือบอัลคิด ซึ่งเป็นสีน้ำมันเชิงพาณิชย์ประเภทหลัก จะแข็งตัวด้วยการเชื่อมโยงแบบออกซิเดชันหลังจากสัมผัสกับอากาศ^{[ 4 ]}

ตรงกันข้ามกับการเชื่อมโยงทางเคมี การเชื่อมโยงทางกายภาพเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาที่อ่อนกว่า ตัวอย่างเช่น โซเดียมอัลจิเนตจะเกิดเป็นเจลเมื่อสัมผัสกับไอออนแคลเซียม ซึ่งจะสร้างพันธะไอออนิกที่เชื่อมระหว่างโซ่ของอัลจิเนต^{[ 5 ]}โพลีไวนิลแอลกอฮอล์จะเกิดเป็นเจลเมื่อเติมบอแรกซ์ผ่านพันธะไฮโดรเจนระหว่างกรดบอริกและกลุ่มแอลกอฮอล์ของพอลิเมอร์^{[ 6 ] [ 7 ]}ตัวอย่างอื่นๆ ของวัสดุที่เกิดเป็นเจลที่เชื่อมโยงทางกายภาพ ได้แก่เจลาตินคอลลาเจนอะกาโรสและอะการ์อะการ์

โดยทั่วไปแล้ว การเชื่อมโยงข้ามจะวัดโดย การทดสอบ การบวมตัวอย่างที่เชื่อมโยงข้ามจะถูกวางในตัวทำละลายที่ดีที่อุณหภูมิที่กำหนด และจะวัดการเปลี่ยนแปลงของมวลหรือการเปลี่ยนแปลงของปริมาตร ยิ่งมีการเชื่อมโยงข้ามมากเท่าใด การบวมก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น จากระดับการบวม พารามิเตอร์ปฏิสัมพันธ์ของ Flory (ซึ่งเชื่อมโยงปฏิสัมพันธ์ของตัวทำละลายกับตัวอย่าง) และความหนาแน่นของตัวทำละลาย ระดับการเชื่อมโยงข้ามทางทฤษฎีสามารถคำนวณได้ตามทฤษฎีเครือข่ายของ Flory ^{[ 8 ]}

มาตรฐาน ASTM สองมาตรฐานมักใช้เพื่ออธิบายระดับการเชื่อมโยงในเทอร์โมพลาสติก ใน ASTM D2765 ตัวอย่างจะถูกชั่งน้ำหนัก จากนั้นวางในตัวทำละลายเป็นเวลา 24 ชั่วโมง ชั่งน้ำหนักอีกครั้งในขณะที่บวม จากนั้นทำให้แห้งและชั่งน้ำหนักครั้งสุดท้าย^{[ 9 ]}สามารถคำนวณระดับการบวมและส่วนที่ละลายได้ ในมาตรฐาน ASTM อีกมาตรฐานหนึ่งคือ F2214 ตัวอย่างจะถูกวางในเครื่องมือที่วัดการเปลี่ยนแปลงความสูงของตัวอย่าง ทำให้ผู้ใช้สามารถวัดการเปลี่ยนแปลงปริมาตรได้^{[ 10 ]}จากนั้นสามารถคำนวณความหนาแน่นของการเชื่อมโยงได้

ลิกนินเป็นพอลิเมอร์ที่มีโครงสร้างเชื่อมโยงกันอย่างหนาแน่น ซึ่งเป็นวัสดุโครงสร้างหลักของพืชชั้นสูง ลิกนินเป็นวัสดุที่ไม่ชอบน้ำ และได้มาจากโมโนลิกนอล ซึ่งเป็นสารตั้งต้น ความไม่สม่ำเสมอเกิดขึ้นจากความหลากหลายและระดับของการเชื่อมโยงระหว่างลิกนอลเหล่านี้

การเชื่อมโยงข้ามสาย DNAภายในสายเดียวกันมีผลกระทบอย่างมากต่อสิ่งมีชีวิต เนื่องจากความเสียหายเหล่านี้ขัดขวางการถอดรหัสและการจำลองแบบผลกระทบเหล่านี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ (เช่น การรักษามะเร็ง) หรืออาจเป็นอันตรายถึงชีวิตต่อสิ่งมีชีวิตเจ้าบ้าน ยาซิสพลาตินทำงานโดยการสร้างการเชื่อมโยงข้ามสาย DNA ภายในสายเดียวกัน^{[ 11 ]} สารเชื่อมโยงข้ามสายอื่นๆ ได้แก่ก๊าซมัสตาร์ดไมโตมัยซินและพโซราเลน^{[ 12 ]}

ในโปรตีนการเชื่อมโยงข้ามมีความสำคัญในการสร้างโครงสร้างที่มีความเสถียรทางกล เช่นเส้นผมและขนแกะผิวหนังและกระดูกอ่อนพันธะไดซัลไฟด์เป็นการเชื่อมโยงข้ามที่พบได้ทั่วไป^{[ 13 ]} การสร้าง พันธะไอโซเปปไทด์เป็นการเชื่อมโยงข้ามโปรตีนอีกประเภทหนึ่ง

กระบวนการดัด ผม ถาวรเกี่ยวข้องกับการทำลายและสร้างพันธะไดซัลไฟด์ขึ้นใหม่ โดยทั่วไปจะใช้สารเมอร์แคปแทน เช่น แอมโมเนียมไทโอไกลโคเลต ในการทำลายพันธะ จากนั้นจึงดัดผมและ "ทำให้เป็นกลาง" สารทำให้เป็นกลางมักจะเป็นสารละลายกรดของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ซึ่งจะทำให้เกิดพันธะไดซัลไฟด์ใหม่ขึ้น ส่งผลให้ผมคงรูปทรงใหม่ได้อย่างถาวร

คอลลาเจนที่เสียหายในกระจกตา ซึ่งเป็นภาวะที่เรียกว่าเคราโตโคนัสสามารถรักษาได้ด้วยการเชื่อมโยงข้ามทางคลินิก^{[ 14 ]} ในบริบททางชีววิทยา การเชื่อมโยงข้ามอาจมีบทบาทในภาวะหลอดเลือดแดง แข็งตัว ผ่านทางผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของไกลเคชั่นขั้นสูง (AGEs) ซึ่งมีส่วนเกี่ยวข้องในการกระตุ้นการเชื่อมโยงข้ามของคอลลาเจน ซึ่งอาจนำไปสู่การแข็งตัวของหลอดเลือด^{[ 15 ]}

โปรตีนยังสามารถเชื่อมโยงกันได้ด้วยการใช้สารเชื่อมโยงโมเลกุลขนาดเล็ก วิธีนี้ถูกนำมาใช้เพื่ออธิบายปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนกับโปรตีน [ ^{16 ] [ 17 ] [ 18 ] สาร}เชื่อมโยงจะจับกับสารตกค้างบนพื้นผิวที่อยู่ใกล้กันในสภาวะปกติ เท่านั้น สารเชื่อมโยงที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ สารเชื่อม โยง อิมิโด เอสเทอร์ ไดเมทิล ซูเบอริมิเดต สารเชื่อม โยง N-ไฮดรอกซีซัคซินิไมด์เอสเทอร์BS3และฟอร์มาลดีไฮด์สารเชื่อมโยงแต่ละชนิดจะกระตุ้นการโจมตีแบบนิวคลีโอฟิลิกของหมู่เอมีนของไลซีนและพันธะโควาเลนต์ที่ตามมาผ่านสารเชื่อมโยง สารเชื่อมโยงคาร์โบไดอิไมด์ ความยาว ศูนย์EDCทำงานโดยการเปลี่ยนคาร์บอกซิลให้เป็นสารตัวกลางไอโซยูเรียที่ทำปฏิกิริยากับเอมีนซึ่งจับกับสารตกค้างของไลซีนหรือเอมีนปฐมภูมิอื่นๆ ที่มีอยู่ SMCC หรืออะนาล็อกที่ละลายน้ำได้ Sulfo-SMCC มักใช้ในการเตรียมสารประกอบแอนติบอดี-แฮปเทนสำหรับการพัฒนาแอนติบอดี

วิธีการเชื่อมโยงข้ามในหลอดทดลอง คือ PICUP ( การเชื่อมโยงข้ามที่เหนี่ยวนำด้วยแสงของโปรตีนที่ไม่ได้รับการดัดแปลง ) ^{[ 19 ]}สารเคมีทั่วไป ได้แก่แอมโมเนียมเปอร์ซัลเฟต (APS) ตัวรับอิเล็กตรอน และสารไวแสงคือ ไตรส-ไบไพริดิลรูทีเนียม (II) แคตไอออน ( [Ru(bpy) ₃ ] ²⁺ ) ^{[ 19 ]}ในการเชื่อมโยงข้ามของโปรตีนเชิงซ้อนในร่างกาย เซลล์จะถูกเลี้ยงด้วยอะนาล็อก ไดอะซิรีนที่ไวต่อแสง ของลิวซีนและเมไทโอนีนซึ่งถูกรวมเข้ากับโปรตีน เมื่อสัมผัสกับแสงอัลตราไวโอเลต ไดอะซิรีนจะถูกกระตุ้นและจับกับโปรตีนที่ทำปฏิกิริยาซึ่งอยู่ภายในไม่กี่อังสตรอมของอะนาล็อกกรดอะมิโนที่ไวต่อแสง (การเชื่อมโยงข้ามด้วย UV) ^{[ 20 ]}

• การแตกแขนง (เคมีพอลิเมอร์)
• กลุ่มเอนไซม์ที่เชื่อมโยงกัน
• โพลีเอทิลีนแบบเชื่อมโยง (PEX)
• การเชื่อมโยงข้ามของ DNA
• การตรึง (ทางเนื้อเยื่อวิทยา)
• เรซินฟีนอลฟอร์มาลดีไฮด์ (เรซินฟีนอล)

• เอกสารแนะนำการใช้งานเกี่ยวกับวิธีการวัดระดับการเชื่อมโยงในพลาสติกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 2 พฤศจิกายน 2013 ที่Wayback Machine