Metoxi-polietilénglikol (MPEG) egyfajta polietilénglikol (Stake), amely metoxilezésen ment keresztül, egy szintetikus cikluson, amely magában foglalja a metoxi (-OCH3) gyülekezésének a Stake részecskéig történő kiterjesztését. Ez a változás módosítja a polimer tulajdonságait, így jobban oldódik természetes oldószerekben, és kevésbé hajlamos a fehérjékkel és szerves szövetekkel való együttműködésre, szemben a módosítatlan Stake-vel.
A tét etilén-oxid újrafeldolgozó egységeiből készült mesterséges polimerek. Biokompatibilitásuk, víz fizetőképességük és alkalmazkodóképességük miatt széles körben alkalmazzák őket különböző vállalkozásokban, beleértve a gyógyszereket, szépségápolási termékeket, élelmiszereket és összeszerelést.
A Stake metoxilezését szintetikus reakciókkal lehet végrehajtani metanol vagy metil-klorid felhasználásával. Az ezt követő mPEG polimer a Stake-hez hasonló kialakítású, azonban a polimerláncok terminális hidroxil (- Goodness) lezárásaihoz metoxicsomók csatlakoznak. A metoxiláció szintje vagy a metoxicsokrok mennyisége tét atomonként az adott egyesülési technikától és a kívánt tulajdonságoktól függően ingadozhat.
Az mPEG egyik alapvető felhasználási területe a gyógyszerszállítási keretrendszer. Az mPEG-et gyakran alkalmazzák gyógyszermolekulák, nanorészecskék és egyéb terápiás szerek bevonatára vagy módosító anyagára biokompatibilitása és alacsony immunogenitása miatt. Az mPEG kiterjesztése a tervek megnyugtatására javíthatja azok szilárdságát, oldhatóságát és farmakokinetikai tulajdonságait, ily módon javítva a hasznos megfelelőségüket és csökkentve a barátságtalan hatásokat.
A gyógyszerszállítás ellenére az mPEG nyomon követi a felhasználást a különböző alkalmazásokban. Például felületaktív anyagként alkalmazzák az emulziós polimerizációs eljárásokban, stabilizátorként kolloid keretekben, és olajként a modern ciklusokban. A bevonatok, ragasztók és tömítőanyagok mindegyike előnyt jelent, hogy képes megváltoztatni az anyagok felületi tulajdonságait.
Széleskörű alkalmazása ellenére figyelembe kell venni az mPEG potenciális felhalmozódását a szervezetben idővel, és a környezetre gyakorolt hatását. Új polimerek létrehozásával vagy a meglévő készítmények módosításával a kutatók továbbra is keresik a módokat ezen aggodalmak enyhítésére.
Általánosságban elmondható, hogy a metoxi-polietilén-glikol egy rugalmas polimer, amelynek különböző alkalmazásai vannak, különösen a gyógyszerszállításban és az anyagtudományban. Rendkívüli tulajdonságainak köszönhetően jelentős eszközzé teszi a különféle tárgyak kiállításának és hasznosságának javítását a különböző vállalkozásoknál.
Mi a metoxi-polietilénglikol kémiai szerkezete?
Metoxi-polietilénglikol(mPEG) egy polietilénglikolból (PEG) származó polimer, amelyben a PEG-lánc egyik végén a hidrogénatomokat metoxicsoportok helyettesítik. Kémiai szerkezete a következőképpen ábrázolható:
CH3-(O-CH2-CH2)nO-CH3
Ahol n az etilénglikol ismétlődések számát jelenti. A metoxicsoportok mindkét végén dimetil-éter-végződésű PEG-gé teszik.
Az etilénglikol ismétlődő egységek rugalmas, hidrofil polimer vázat hoznak létre, amely vízben és számos szerves oldószerben oldódik. Az ismétlődések száma (n) 3 és több ezer között változhat, ami 200 és 40 Dalton közötti molekulatömegű mPEG-eket eredményez.
Az mPEG néhány kulcsfontosságú szerkezeti jellemzője:
- Lineáris polimer szerkezet hidrofób metoxi végcsoportokkal és hidrofil PEG vázzal.
- A molekulatömeget az etilénglikol ismétlődések száma szabályozza. A magasabb n érték nagyobb molekulatömeggel egyenlő.
- Amfifil polimer, amely mind vizes, mind szerves közegben oldódik.
- A reaktív hidroxil-végcsoportok nem reaktív metoxicsoportokká alakulnak.
- Jobb hőmérséklet- és pH-stabilitás a módosítatlan PEG-hez képest.
- Több molekulatömeg-opció lehetővé teszi a testreszabható tulajdonságokat.
Az egyszerű metoxi-módosítás stabilabbá teszi az mPEG-et, miközben megtartja a kedvező PEG-tulajdonságokat, azaz a nagy oldhatóságot, az alacsony toxicitást és az immunogenitás hiányát.
Hogyan szintetizálódik a metoxi-polietilénglikol?
Metoxi-polietilénglikolpolietilénglikolból (PEG) szintetizálják a Williamson-éterszintézis nevű eljárással. Íme az általános lépések:
1. A PEG-et etilén-oxid monomerek polimerizációjával állítják elő HO-(CH2-CH2-O)nH előállítására.
2. A PEG-et száraz oldószerben, például tetrahidrofuránban (THF) inert körülmények között feloldjuk.
3. Fémnátriumot adnak hozzá a PEG-hidroxilcsoportok alkoxidionokká történő deprotonálásához.
4. Az alkoxidcsoportokat metil-jodid hozzáadásával alkilezzük, a reakcióképes hidroxilcsoportokat nem reaktív metoxicsoportokká alakítva.
5. A reakcióelegyet kicsapással és szűréssel tisztítjuk a metoxilezett PEG termék izolálására.
6. A további tisztítás további mosási és szárítási lépésekkel járhat a hozam maximalizálása érdekében.
7. A molekulatömeget a kiindulási PEG-reaktánsban lévő etilénglikol-egységek száma szabályozza.
Az alternatív szintetikus utak a következők:
- PEG reakciója diazometánnal metil-jodid helyett.
- Többlépéses fémkatalizált reakció aktiválja a PEG-et szulfonát-észter csoporttal.
- PEG hidroxilok enzimatikus módosítása lipáz katalizátorok segítségével.
A Williamson-éterszintézis lehetővé teszi a PEG-hidroxil-csoportok egyszerű, szelektív átalakítását metoxicsoportokká. Ez javítja a stabilitást és megszünteti a reaktív helyeket a PEG polimeren.
Melyek a metoxi-polietilénglikol alkalmazásai?
Metoxi-polietilénglikolAz mPEG-nek számos felhasználási területe van a gyógyszeriparban, az orvosbiológiai és más iparágakban, köszönhetően egyedülálló tulajdonságainak. Néhány alkalmazás a következőket tartalmazza:
PEGilációAz mPEG-et gyógyszerészeti fehérjék és enzimek módosítására használják stabilitásuk és keringési idejük javítása érdekében. Az mPEG bevonat megakadályozza a lebomlást.
Kábítószer-szállító járművek- Az mPEG-ek felhasználhatók hidrofób gyógyszerek nanoméretű micellákká vagy vezikulákká történő szolubilizálására a jobb szállítás érdekében.
Orvosi eszközök- A felületek mPEG bevonása minimálisra csökkenti a fehérje adhéziót és a baktériumok növekedését. Ez javítja az implantátumok és katéterek biokompatibilitását.
Kozmetikumok: Az mPEG nedvességmegtartó szerként és oldódást elősegítő szerként működik számos testápolóban és krémben. Sima, rugalmas tulajdonságokat biztosít.
Tartósítószerek: Az mPEG-ek gátolhatják a baktériumok, élesztőgombák és penészgombák növekedését, hogy tartósítószerként működjenek.
Kenőanyagok: Kiváló nedvesedési viselkedést tesz lehetővéMetoxi-polietilénglikolhasznos kenőbevonatként vagy adalékanyagként gélekben.
Kémiai szintézis: A nem reakcióképes metoxicsoportok szelektív PEGilezési reakciókat tesznek lehetővé melléktermékek nélkül.
Mind a molekulatömeg, mind a PEG-tartalom százalékos értéke változtatható, hogy az adott alkalmazáshoz a kívánt fizikai tulajdonságokat elérjük. Az mPEG sokoldalú platformot kínál a hatóanyagok vízoldhatóságának, biokompatibilitásának és teljesítményének javítására.
Referenciák:
Alconcel, SNS, Baas, AS és Maynard, HD, 2011. FDA által jóváhagyott poli(etilénglikol)-protein konjugált gyógyszerek. Polymer Chemistry, 2(7), pp.{4}}.
Harris, JM és Chess, RB, 2003. A pegiláció hatása a gyógyszerekre. Nature reviews Drug discovery, 2(3), pp.{3}}.
Joralemon, MJ, O'Reilly, RK, Hawker, CJ és Wooley, KL, 2005. Shell click-crosslinked (SCC) nanorészecskék: Új módszertan szintézishez és ortogonális funkcionalizáláshoz. Journal of the American Chemical Society, 127(48), pp.{4}}.
Mahou, R. és Wandrey, C., 2012. Alkoxi-polietilénglikolok. Chemical Reviews, 112(4), pp.{3}}.
Veronese, FM és Pasut, G., 2005. PEGiláció, sikeres megközelítés a gyógyszerszállításhoz. Drug Discovery Today, 10(21), pp.{3}}.