Metoksipolietilen glikol (MPEG) je vrsta polietilen glikola (Stake), ki je šel skozi metoksilacijo, sintetični cikel, vključno z razširitvijo zbiranja metoksi (-OCH3) na delce Stake. Ta sprememba spremeni lastnosti polimera, zaradi česar je bolj topen v naravnih topilih in manj nagnjen k sodelovanju z beljakovinami in organskimi tkivi v nasprotju z nespremenjenim Stakeom.
Vložki so izdelani polimeri, narejeni iz enot etilen oksida. Široko se uporabljajo v različnih podjetjih, vključno z zdravili, izdelki za lepotno nego, hrano in montažo, zaradi njihove biokompatibilnosti, topnosti v vodi in prilagodljivosti.
Metoksilacijo vložka je mogoče doseči s sintetičnimi reakcijami z uporabo metanola ali metil klorida. Naslednji polimer mPEG ima podobno obliko Stakea, vendar z metoksi snopi, povezanimi s končnimi hidroksilnimi (- Goodness) zapirali polimernih verig. Raven metoksilacije ali količina metoksi šopkov na Stake atom lahko niha glede na posebno tehniko združevanja in želene lastnosti.
Ena od bistvenih uporab mPEG je v okvirih za prenos zdravil. mPEG se pogosto uporablja kot prevleka ali modifikator za molekule zdravil, nanodelce in druga terapevtska sredstva zaradi svoje biokompatibilnosti in nizke imunogenosti. Razširitev mPEG za pomiritev zdravil lahko vpliva na njihovo moč, razgradljivost in farmakokinetične lastnosti, s čimer izboljša njihovo koristno ustreznost in zmanjša neprijazne učinke.
Ne glede na prenos zdravil mPEG izsledi uporabo v različnih aplikacijah. Uporablja se na primer kot površinsko aktivna snov v postopkih emulzijske polimerizacije, stabilizator v koloidnih ogrodjih in olje v sodobnih ciklih. Premazi, lepila in tesnilne mase imajo koristi od njegove sposobnosti spreminjanja površinskih lastnosti materialov.
Kljub njegovi široki uporabi je treba upoštevati potencial mPEG za kopičenje v telesu skozi čas in njegov vpliv na okolje. Z ustvarjanjem novih polimerov ali modifikacijami obstoječih formulacij raziskovalci še naprej iščejo načine za ublažitev teh skrbi.
Na splošno je metoksipolietilenglikol fleksibilen polimer z različnimi aplikacijami, zlasti v transportu zdravil in znanosti o materialih. Zaradi svojih izrednih lastnosti je pomemben instrument za nadgradnjo razstave in uporabnosti različnih predmetov v različnih podjetjih.
Kakšna je kemijska struktura metoksipolietilen glikola?
Metoksipolietilen glikol(mPEG) je polimer, pridobljen iz polietilen glikola (PEG), kjer so vodikovi atomi na enem koncu verige PEG nadomeščeni z metoksi skupinami. Njegovo kemično strukturo lahko predstavimo kot:
CH3-(O-CH2-CH2)nO-CH3
Kjer n predstavlja število ponovitev etilenglikola. Zaradi metoksi skupin na obeh koncih je PEG s terminiranim dimetil etrom.
Ponavljajoče se enote etilen glikola ustvarjajo fleksibilno, hidrofilno polimerno ogrodje, ki je topno v vodi in številnih organskih topilih. Število ponovitev (n) je lahko od 3 do nekaj tisoč, kar ima za posledico mPEG z molekulsko maso od 200 do več kot 40,000 daltonov.
Nekatere ključne strukturne značilnosti mPEG vključujejo:
- Linearna polimerna struktura s hidrofobnimi metoksi končnimi skupinami in hidrofilnim PEG ogrodjem.
- Molekulska teža je nadzorovana s številom ponovitev etilenglikola. Višja vrednost n je enaka višji molekulski masi.
- Amfifilni polimer, ki je topen v vodnih in organskih medijih.
- Reaktivne hidroksilne končne skupine se pretvorijo v nereaktivne metoksi skupine.
- Izboljšana temperaturna in pH stabilnost v primerjavi z nespremenjenim PEG.
- Več možnosti molekulske teže omogoča prilagajanje lastnosti.
Preprosta metoksi modifikacija naredi mPEG bolj stabilen, hkrati pa ohrani ugodne lastnosti PEG visoke topnosti, nizke toksičnosti in pomanjkanja imunogenosti.
Kako se sintetizira metoksipolietilen glikol?
Metoksipolietilen glikolse sintetizira iz polietilen glikola (PEG) s postopkom, imenovanim Williamsonova sinteza etra. Tukaj so splošni koraki:
1. PEG se proizvaja s polimerizacijo monomerov etilen oksida, da nastane HO-(CH2-CH2-O)nH.
2. PEG se raztopi v suhem topilu, kot je tetrahidrofuran (THF), v inertnih pogojih.
3. Kovinski natrij je dodan za deprotoniranje hidroksilnih skupin PEG v alkoksidne ione.
4. Alkoksidne skupine se alkilirajo z dodatkom metil jodida, pri čemer se reaktivni hidroksili pretvorijo v nereaktivne metoksi skupine.
5. Reakcijsko zmes očistimo z obarjanjem in filtracijo, da izoliramo metoksilirani produkt PEG.
6. Nadaljnje čiščenje lahko vključuje dodatne korake pranja in sušenja, da se poveča izkoristek.
7. Molekulska masa je nadzorovana s številom enot etilenglikola v začetnem reaktantu PEG.
Alternativne sintetične poti vključujejo:
- Reakcija PEG z diazometanom namesto metil jodida.
- Večstopenjska kovinsko katalizirana reakcija, ki aktivira PEG s sulfonatno estrsko skupino.
- Encimska modifikacija PEG hidroksilov z uporabo lipaznih katalizatorjev.
Williamsonova sinteza etra omogoča preprosto, selektivno pretvorbo hidroksilnih skupin PEG v metoksi. To izboljša stabilnost in odpravi reaktivna mesta na PEG polimeru.
Kakšne so aplikacije metoksipolietilen glikola?
Metoksipolietilen glikol(mPEG) ima veliko uporab v farmacevtski, biomedicinski in drugih industrijah zaradi svoje edinstvene mešanice lastnosti. Nekatere aplikacije vključujejo:
PEGilacija:mPEG se uporablja za modificiranje farmacevtskih beljakovin in encimov za izboljšanje njihove stabilnosti in časa kroženja. Prevleka mPEG preprečuje razgradnjo.
Vozila za dostavo zdravil- mPEG se lahko uporabljajo za raztapljanje hidrofobnih zdravil v nanometrske micele ali vezikle za izboljšano dostavo.
Medicinske naprave- Prevleka površin z mPEG zmanjša oprijem beljakovin in rast bakterij. To izboljša biokompatibilnost vsadkov in katetrov.
Kozmetika: mPEG deluje kot sredstvo za zadrževanje vlage in sredstvo za raztapljanje v številnih losjonih in kremah. Zagotavlja gladke, prožne lastnosti.
Konzervansi:mPEG lahko zavirajo rast bakterij, kvasovk in plesni, da delujejo kot konzervansi.
Maziva: Odlično vlaženje omogočaMetoksipolietilen glikoluporabni kot mazalni premazi ali dodatki v gelih.
Kemijska sinteza: Nereaktivne metoksi skupine omogočajo selektivne reakcije PEGilacije brez stranskih produktov.
Tako molekulsko maso kot odstotek vsebnosti PEG lahko spreminjamo, da dosežemo želene fizikalne lastnosti za dano uporabo. mPEG ponuja vsestransko platformo za izboljšanje topnosti v vodi, biokompatibilnosti in učinkovitosti aktivnih spojin.
Reference:
Alconcel, SNS, Baas, AS in Maynard, HD, 2011. S strani FDA odobrena poli (etilenglikol)-proteinska konjugirana zdravila. Polymer Chemistry, 2(7), pp.1442-1448.
Harris, JM in Chess, RB, 2003. Vpliv pegilacije na farmacevtske izdelke. Nature reviews Drug discovery, 2(3), str.214-221.
Joralemon, MJ, O'Reilly, RK, Hawker, CJ in Wooley, KL, 2005. Nanodelci, zamreženi s klikom (SCC): nova metodologija za sintezo in ortogonalno funkcionalizacijo. Journal of the American Chemical Society, 127(48), str.16892-16899.
Mahou, R. in Wandrey, C., 2012. Alkoksipolietilenglikoli. Chemical Reviews, 112(4), str.2351-2390.
Veronese, FM in Pasut, G., 2005. PEGilacija, uspešen pristop k dostavi zdravil. Odkritje zdravil danes, 10(21), str.1451-1458.