Metoksipolyetyleeniglykoli (MPEG) on eräänlainen polyetyleeniglykoli (Stake), joka on käynyt läpi metoksylaation, synteettisen syklin, joka sisältää metoksi (-OCH3) kerääntymisen laajentamisen Stake-partikkeliin. Tämä muutos muuttaa polymeerin ominaisuuksia, jolloin se liukenee paremmin luonnollisiin liuottimiin ja on vähemmän taipuvainen yhteistyöhön proteiinien ja orgaanisten kudosten kanssa, toisin kuin modifioimaton Stake.
Panokset ovat valmistettuja polymeerejä, jotka on valmistettu etyleenioksidin uudelleenkäsittelyyksiköistä. Niitä hyödynnetään laajasti eri yrityksissä, kuten lääkkeissä, kauneudenhoitotuotteissa, ruoassa ja kokoonpanossa niiden bioyhteensopivuuden, vesiliukoisuuden ja sopeutumiskyvyn vuoksi.
Staken metoksylointi voidaan suorittaa synteettisillä vasteilla käyttämällä metanolia tai metyylikloridia. Seuraava mPEG-polymeeri on rakenteeltaan samanlainen kuin Staken, mutta metoksinippuja on liitetty polymeeriketjujen terminaalisiin hydroksyyli- (- Goodness) -sulkimiin. Metoksylaatiotaso tai metoksinippujen määrä Stake-atomia kohden voi vaihdella tietyn liitostekniikan ja haluttujen ominaisuuksien mukaan.
Yksi mPEG:n olennaisista käyttötavoista on lääkkeiden kuljetuskehyksissä. mPEG:ää käytetään usein lääkemolekyylien, nanopartikkelien ja muiden terapeuttisten aineiden pinnoitteena tai modifiointiaineena sen biologisen yhteensopivuuden ja alhaisen immunogeenisyyden vuoksi. MPEG:n laajentaminen rauhoittamaan suunnitelmia voi parantaa niiden vahvuutta, liukenevuutta ja farmakokineettisiä ominaisuuksia, mikä parantaa niiden hyödyllistä riittävyyttä ja vähentää epäystävällisiä vaikutuksia.
Huolimatta huumeiden kuljetuksesta, mPEG jäljittää käytön eri sovelluksissa. Sitä käytetään esimerkiksi pinta-aktiivisena aineena emulsiopolymerointiprosesseissa, stabilointiaineena kolloidisissa kehyksissä ja öljynä nykyaikaisissa sykleissä. Pinnoitteet, liimat ja tiivisteet hyötyvät kaikki sen kyvystä muuttaa materiaalien pintaominaisuuksia.
mPEG:n mahdollisuus kertyä elimistöön ajan myötä ja sen vaikutukset ympäristöön on otettava huomioon sen laajasta käytöstä huolimatta. Luomalla uusia polymeerejä tai modifioimalla olemassa olevia formulaatioita tutkijat etsivät edelleen tapoja lievittää näitä huolia.
Yleisesti ottaen metoksipolyetyleeniglykoli on joustava polymeeri, jolla on erilaisia sovelluksia, erityisesti lääkkeiden kuljetuksessa ja materiaalitieteessä. Sen poikkeukselliset ominaisuudet tekevät siitä merkittävän työkalun erilaisten esineiden näyttelyn ja hyödyllisyyden parantamiseen eri yrityksissä.
Mikä on metoksipolyetyleeniglykolin kemiallinen rakenne?
Metoksipolyetyleeniglykoli(mPEG) on polyetyleeniglykolista (PEG) johdettu polymeeri, jossa PEG-ketjun toisessa päässä olevat vetyatomit on korvattu metoksiryhmillä. Sen kemiallinen rakenne voidaan esittää seuraavasti:
CH3-(O-CH2-CH2)nO-CH3
Missä n edustaa etyleeniglykolitoistojen lukumäärää. Metoksiryhmät molemmissa päissä tekevät siitä dimetyylieetteripäätteisen PEG:n.
Toistuvat etyleeniglykoliyksiköt luovat joustavan, hydrofiilisen polymeerirungon, joka liukenee veteen ja moniin orgaanisiin liuottimiin. Toistojen määrä (n) voi vaihdella 3:sta useisiin tuhansiin, mikä johtaa mPEG:ihin, joiden molekyylipaino on 200:sta yli 40:een,000 daltonia.
Joitakin mPEG:n tärkeimpiä rakenteellisia ominaisuuksia ovat:
- Lineaarinen polymeerirakenne, jossa on hydrofobisia metoksipääteryhmiä ja hydrofiilinen PEG-runko.
- Molekyylipainoa säätelee etyleeniglykolitoistojen lukumäärä. Korkeampi n-arvo vastaa suurempaa molekyylipainoa.
- Amfifiilinen polymeeri, joka liukenee sekä vesi- että orgaaniseen väliaineeseen.
- Reaktiiviset hydroksyylipääteryhmät muunnetaan reagoimattomiksi metoksiryhmiksi.
- Parempi lämpötilan ja pH:n stabiilisuus verrattuna modifioimattomaan PEG:iin.
- Useat molekyylipainovaihtoehdot mahdollistavat mukautettavia ominaisuuksia.
Yksinkertainen metoksimodifikaatio tekee mPEG:stä stabiilimman säilyttäen samalla suotuisat PEG-ominaisuudet, kuten korkea liukoisuus, alhainen toksisuus ja immunogeenisyyden puute.
Miten metoksipolyetyleeniglykoli syntetisoidaan?
Metoksipolyetyleeniglykolisyntetisoidaan polyetyleeniglykolista (PEG) prosessilla, jota kutsutaan Williamsonin eetterisynteesiksi. Tässä ovat yleiset vaiheet:
1. PEG:tä tuotetaan etyleenioksidimonomeerien polymeroinnilla, jolloin muodostuu HO-(CH2-CH2-O)nH.
2. PEG liuotetaan kuivaan liuottimeen, kuten tetrahydrofuraaniin (THF), inertissä olosuhteissa.
3. Natriummetallia lisätään deprotonoimaan PEG-hydroksyyliryhmät alkoksidi-ioneiksi.
4. Alkoksidiryhmät alkyloidaan lisäämällä metyylijodidia, jolloin reaktiiviset hydroksyylit muunnetaan reagoimattomiksi metoksiryhmiksi.
5. Reaktioseos puhdistetaan saostamalla ja suodattamalla metoksyloidun PEG-tuotteen eristämiseksi.
6. Lisäpuhdistus voi sisältää lisäpesu- ja kuivausvaiheita saannon maksimoimiseksi.
7. Molekyylipainoa säädellään etyleeniglykoliyksiköiden lukumäärällä lähtö-PEG-reaktantissa.
Vaihtoehtoisia synteettisiä reittejä ovat:
- PEG:n reaktio diatsometaanin kanssa metyylijodidin sijaan.
- Monivaiheinen metallikatalysoitu reaktio aktivoi PEG sulfonaattiesteriryhmän kanssa.
- PEG-hydroksyylien entsymaattinen modifiointi käyttämällä lipaasikatalyyttejä.
Williamsonin eetterisynteesi mahdollistaa yksinkertaisen, selektiivisen PEG-hydroksyyliryhmien muuntamisen metoksiksi. Tämä parantaa stabiilisuutta ja eliminoi reaktiiviset kohdat PEG-polymeeristä.
Mitkä ovat metoksipolyetyleeniglykolin sovellukset?
Metoksipolyetyleeniglykoli(mPEG):llä on monia käyttötarkoituksia lääke-, biolääketieteessä ja muilla aloilla ainutlaatuisen ominaisuuksiensa ansiosta. Jotkut sovellukset sisältävät:
PEGylointi:mPEG:tä käytetään farmaseuttisten proteiinien ja entsyymien modifioimiseen niiden stabiilisuuden ja kiertoajan parantamiseksi. mPEG-pinnoite estää hajoamisen.
Huumeiden jakeluautot- mPEG:itä voidaan käyttää hydrofobisten lääkkeiden liuottamiseksi nanomittakaavan miselleiksi tai vesikkeleiksi kuljetuksen parantamiseksi.
Lääketieteelliset laitteet- Pintojen päällystäminen mPEG:llä minimoi proteiinien tarttumisen ja bakteerien kasvun. Tämä parantaa implanttien ja katetrien biologista yhteensopivuutta.
Kosmetiikka: mPEG toimii kosteutta pidättävänä aineena ja liuotusaineena monissa emulsioissa ja voiteessa. Se tarjoaa sileitä, joustavia ominaisuuksia.
Säilöntäaineet:mPEG:t voivat estää bakteerien, hiivojen ja homeiden kasvua toimimaan säilöntäaineina.
Voiteluaineet: Erinomaiset kostutusominaisuudet tekevätMetoksipolyetyleeniglykolihyödyllinen voitelupinnoitteina tai geelien lisäaineina.
Kemiallinen synteesi: Reaktiiviset metoksiryhmät mahdollistavat selektiiviset PEGylaatioreaktiot ilman sivutuotteita.
Sekä molekyylipainoa että PEG-pitoisuuden prosenttiosuutta voidaan vaihdella haluttujen fysikaalisten ominaisuuksien saavuttamiseksi tietylle sovellukselle. mPEG tarjoaa monipuolisen alustan vesiliukoisuuden, biologisen yhteensopivuuden ja aktiivisten yhdisteiden suorituskyvyn parantamiseen.
Viitteet:
Alconcel, SNS, Baas, AS ja Maynard, HD, 2011. FDA:n hyväksymät poly(etyleeniglykoli)-proteiinikonjugaattilääkkeet. Polymer Chemistry, 2(7), ss.1442-1448.
Harris, JM ja Chess, RB, 2003. Pegyloinnin vaikutus lääkkeisiin. Nature reviews Drug Discovery, 2(3), ss.214-221.
Joralemon, MJ, O'Reilly, RK, Hawker, CJ ja Wooley, KL, 2005. Shell click-crosslinked (SCC) nanohiukkaset: Uusi menetelmä synteesiin ja ortogonaaliseen funktionalisointiin. Journal of the American Chemical Society, 127(48), ss.16892-16899.
Mahou, R. ja Wandrey, C., 2012. Alkoksipolyetyleeniglykolit. Chemical reviews, 112(4), ss.{3}}.
Veronese, FM ja Pasut, G., 2005. PEGylaatio, onnistunut lähestymistapa lääkkeiden antamiseen. Huumeiden löytö tänään, 10(21), ss.{3}}.