Метоксиполіетиленгліколь (MPEG) — це різновид поліетиленгліколю (Stake), який пройшов через метоксилування, синтетичний цикл, що включає розширення зборів метокси (-OCH3) до частинок Stake. Ця зміна змінює властивості полімеру, роблячи його більш розчинним у природних розчинниках і менш схильним до взаємодії з білками та органічними тканинами на відміну від немодифікованого Stake.
Стейки — це технічні полімери, виготовлені з переробних частин етиленоксиду. Вони широко використовуються на різних підприємствах, у тому числі у виробництві ліків, косметичних засобів, продуктів харчування та збірки, через їх біосумісність, розчинність у воді та адаптивність.
Метоксилування стейку може бути здійснено за допомогою синтетичних реакцій з використанням метанолу або метилхлориду. Подальший полімер mPEG має структуру, схожу на структуру Stake, але з метоксильними зв’язками, з’єднаними з кінцевими гідроксильними (- Goodness) замиканнями полімерних ланцюгів. Рівень метоксилування або кількість метоксигруп на один атом Stake може коливатися в залежності від конкретної техніки об’єднання та бажаних властивостей.
Одним із важливих застосувань mPEG є система транспортування ліків. mPEG часто використовується як покриття або модифікатор для молекул лікарських засобів, наночастинок та інших терапевтичних агентів завдяки його біосумісності та низькій імуногенності. Розширення mPEG для заспокійливих планів може впливати на їх силу, розчинність і фармакокінетичні властивості, таким чином покращуючи їх корисну адекватність і зменшуючи негативний вплив.
Незважаючи на транспортування ліків, mPEG відстежує використання в різних сферах застосування. Наприклад, він використовується як поверхнево-активна речовина в процесах емульсійної полімеризації, стабілізатор в колоїдних каркасах і масло в сучасних циклах. Покриття, клеї та герметики виграють від його здатності змінювати властивості поверхні матеріалів.
Потенціал mPEG для накопичення в організмі з часом та його вплив на навколишнє середовище слід враховувати, незважаючи на його широке використання. Створюючи нові полімери або модифікуючи існуючі склади, дослідники продовжують шукати способи полегшити ці проблеми.
Загалом, метоксиполіетиленгліколь — це гнучкий полімер із різними застосуваннями, особливо в транспортуванні ліків і матеріалознавстві. Його надзвичайні властивості роблять його значним інструментом для покращення виставки та корисності різних предметів на різних підприємствах.
Яка хімічна структура метоксиполіетиленгліколю?
Метоксиполіетиленгліколь(mPEG) — це полімер, отриманий з поліетиленгліколю (PEG), де атоми водню на одному кінці ланцюга PEG замінені метоксигрупами. Його хімічну структуру можна представити так:
CH3-(O-CH2-CH2)nO-CH3
Де n означає кількість повторів етиленгліколю. Метоксигрупи на обох кінцях роблять його ПЕГ із кінцевими диметиловими ефірами.
Повторювані одиниці етиленгліколю створюють гнучку гідрофільну полімерну основу, яка розчинна у воді та багатьох органічних розчинниках. Кількість повторів (n) може коливатися від 3 до кількох тисяч, що призводить до отримання мПЕГ з молекулярною масою від 200 до понад 40,000 Дальтон.
Деякі ключові структурні особливості mPEG включають:
- Лінійна полімерна структура з гідрофобними метокси-кінцевими групами та гідрофільною PEG-основою.
- Молекулярна маса контролюється кількістю повторів етиленгліколю. Більше значення n дорівнює більшій молекулярній масі.
- Амфіфільний полімер, який розчиняється як у водному, так і в органічному середовищі.
- Реакційноздатні гідроксильні кінцеві групи перетворюються на нереакційноздатні метоксигрупи.
- Покращена стабільність температури та pH порівняно з немодифікованим PEG.
- Кілька параметрів молекулярної ваги дозволяють налаштовувати властивості.
Проста метокси-модифікація робить mPEG більш стабільним, зберігаючи при цьому сприятливі властивості PEG, такі як висока розчинність, низька токсичність і відсутність імуногенності.
Як синтезується метоксиполіетиленгліколь?
Метоксиполіетиленглікольсинтезується з поліетиленгліколю (ПЕГ) за допомогою процесу, який називається синтезом ефіру Вільямсона. Ось загальні кроки:
1. ПЕГ виробляється шляхом полімеризації мономерів етиленоксиду з утворенням HO-(CH2-CH2-O)nH.
2. ПЕГ розчиняють у сухому розчиннику, такому як тетрагідрофуран (THF), в інертних умовах.
3. Металевий натрій додається для депротонування гідроксильних груп PEG в алкоксид-іони.
4. Алкоксидні групи алкілують додаванням йодистого метилу, перетворюючи реакційноздатні гідроксильні групи в нереакційноздатні метоксигрупи.
5. Реакційну суміш очищають осадженням і фільтруванням для виділення метоксилованого продукту PEG.
6. Подальше очищення може включати додаткові етапи промивання та сушіння для максимізації виходу.
7. Молекулярна маса контролюється кількістю одиниць етиленгліколю у вихідному реагенті PEG.
Альтернативні синтетичні шляхи включають:
- Реакція ПЕГ з діазометаном замість йодистого метилу.
- Багатостадійна реакція, каталізована металом, активація ПЕГ групою сульфонатного ефіру.
- Ферментативна модифікація гідроксилів ПЕГ з використанням ліпазних каталізаторів.
Синтез ефіру Вільямсона дозволяє просте селективне перетворення гідроксильних груп ПЕГ на метокси. Це покращує стабільність і усуває реактивні ділянки на полімері PEG.
Яке застосування метоксиполіетиленгліколю?
Метоксиполіетиленгліколь(mPEG) має багато застосувань у фармацевтичній, біомедичній та інших галузях промисловості завдяки своєму унікальному поєднанню властивостей. Деякі програми включають:
Пегілювання:mPEG використовується для модифікації фармацевтичних білків і ферментів для покращення їх стабільності та часу циркуляції. Покриття mPEG запобігає деградації.
Транспортні засоби доставки наркотиків- mPEG можна використовувати для солюбілізації гідрофобних ліків у нанорозмірні міцели або везикули для покращення доставки.
Медичні прилади- Покриття поверхонь mPEG мінімізує адгезію білка та ріст бактерій. Це покращує біосумісність імплантатів і катетерів.
Косметика: mPEG діє як агент утримання вологи та солюбілізатор у багатьох лосьйонах і кремах. Він забезпечує гладкі, гнучкі властивості.
Консерванти: mPEGs можуть пригнічувати ріст бактерій, дріжджів і цвілі, функціонуючи як консерванти.
мастила: Чудове змочування забезпечуєМетоксиполіетиленгліколькорисні як змащувальні покриття або добавки до гелів.
Хімічний синтез: Нереакційноздатні метоксигрупи дозволяють селективні реакції пегілювання без побічних продуктів.
І молекулярну масу, і відсоток вмісту ПЕГ можна змінювати для досягнення бажаних фізичних властивостей для певного застосування. mPEG пропонує універсальну платформу для покращення водорозчинності, біосумісності та ефективності активних сполук.
Література:
Alconcel, SNS, Baas, AS і Maynard, HD, 2011. Схвалені FDA препарати полі(етиленгліколь)-білковий кон’югат. Хімія полімерів, 2(7), стор.1442-1448.
Гарріс, Дж. М. та Чесс, Р. Б., 2003. Вплив пегіляції на фармацевтичні препарати. Nature reviews Drug discovery, 2(3), стор.214-221.
Joralemon, MJ, O'Reilly, RK, Hawker, CJ та Wooley, KL, 2005. Наночастинки, зшиті клацанням (SCC): Нова методологія для синтезу та ортогональної функціональності. Журнал Американського хімічного товариства, 127(48), стор.16892-16899.
Mahou, R. and Wandrey, C., 2012. Алкоксиполіетиленгліколі. Chemical Reviews, 112(4), pp.2351-2390.
Veronese, FM і Pasut, G., 2005. Пегіляція, успішний підхід до доставки ліків. Відкриття ліків сьогодні, 10(21), стор.1451-1458.