Metoksipolietilen glikol (MPEG) je vrsta polietilen glikola (Uložak) koji je prošao kroz metoksilaciju, sintetski ciklus koji uključuje širenje metoksi (-OCH3) skupova na Uložak česticu. Ova izmjena modificira svojstva polimera, čineći ga topivijim u prirodnim otapalima i manje sklonim suradnji s proteinima i organskim tkivima za razliku od nemodificiranog Stakea.
Ulozi su konstruirani polimeri izrađeni od jedinica etilen oksida. Široko se koriste u različitim poduzećima, uključujući lijekove, proizvode za njegu ljepote, hranu i montažu, zbog svoje biokompatibilnosti, sposobnosti topljenja u vodi i prilagodljivosti.
Metoksilacija udjela može se postići sintetskim reakcijama korištenjem metanola ili metil klorida. Sljedeći mPEG polimer ima dizajn poput Stakeovog, međutim s metoksi skupinama spojenim na terminalne hidroksilne (- Goodness) zatvarače polimernih lanaca. Razina metoksilacije ili količina metoksi skupina po atomu udjela može varirati ovisno o određenoj tehnici spajanja i željenim svojstvima.
Jedna od bitnih upotreba mPEG-a je u okvirima za prijenos lijekova. mPEG se često koristi kao premaz ili modifikator za molekule lijekova, nanočestice i druga terapeutska sredstva zbog svoje biokompatibilnosti i niske imunogenosti. Ekspanzija mPEG-a za smirenje može djelovati na njihovu snagu, otapanje i farmakokinetička svojstva, na taj način poboljšavajući njihovu korisnu prikladnost i smanjujući neželjene učinke.
Bez obzira na prijenos lijeka, mPEG prati upotrebu u različitim primjenama. Na primjer, koristi se kao surfaktant u procesima emulzijske polimerizacije, stabilizator u koloidnim okvirima i ulje u modernim ciklusima. Premazi, ljepila i brtvila imaju koristi od njegove sposobnosti mijenjanja površinskih svojstava materijala.
Potencijal mPEG-a za akumulaciju u tijelu tijekom vremena i njegov utjecaj na okoliš moraju se uzeti u obzir unatoč njegovoj širokoj upotrebi. Stvaranjem novih polimera ili modifikacijama postojećih formulacija, istraživači nastavljaju tražiti načine za ublažavanje ovih briga.
Općenito govoreći, metoksipolietilen glikol je fleksibilan polimer s različitim primjenama, posebno u prijenosu lijekova i znanosti o materijalima. Njegova izvanredna svojstva čine ga značajnim instrumentom za nadogradnju izložbe i korisnosti različitih predmeta u različitim poduzećima.
Koja je kemijska struktura metoksipolietilen glikola?
Metoksipolietilen glikol(mPEG) je polimer izveden iz polietilen glikola (PEG) gdje su atomi vodika na jednom kraju PEG lanca zamijenjeni metoksi skupinama. Njegova kemijska struktura može se predstaviti kao:
CH3-(O-CH2-CH2)nO-CH3
Gdje n predstavlja broj ponavljanja etilen glikola. Metoksi skupine na oba kraja čine ga PEG-om s terminiranim dimetil eterom.
Ponavljajuće jedinice etilen glikola stvaraju fleksibilnu, hidrofilnu polimernu okosnicu koja je topiva u vodi i mnogim organskim otapalima. Broj ponavljanja (n) može se kretati od 3 do nekoliko tisuća, što rezultira mPEG-ovima s molekularnom težinom od 200 do preko 40,000 daltona.
Neke ključne strukturne značajke mPEG-a uključuju:
- Linearna polimerna struktura s hidrofobnim metoksi krajnjim skupinama i hidrofilnom PEG okosnicom.
- Molekularna težina kontrolirana brojem ponavljanja etilen glikola. Veća vrijednost n jednaka je većoj molekularnoj težini.
- Amfifilni polimer koji je topiv u vodenim i organskim medijima.
- Reaktivne hidroksilne krajnje skupine pretvaraju se u nereaktivne metoksi skupine.
- Poboljšana temperaturna i pH stabilnost u odnosu na nemodificirani PEG.
- Višestruke opcije molekularne težine omogućuju prilagodljiva svojstva.
Jednostavna metoksi modifikacija čini mPEG stabilnijim dok zadržava povoljna PEG svojstva visoke topivosti, niske toksičnosti i nedostatka imunogenosti.
Kako se sintetizira metoksipolietilen glikol?
Metoksipolietilen glikolse sintetizira iz polietilen glikola (PEG) kroz proces nazvan Williamsonova sinteza etera. Evo općih koraka:
1. PEG se proizvodi polimerizacijom monomera etilen oksida da nastane HO-(CH2-CH2-O)nH.
2. PEG se otapa u suhom otapalu poput tetrahidrofurana (THF) pod inertnim uvjetima.
3. Dodaje se metalni natrij za deprotoniranje PEG hidroksilnih skupina u alkoksidne ione.
4. Alkoksidne skupine se alkiliraju dodavanjem metil jodida, pretvarajući reaktivne hidroksile u nereaktivne metoksi skupine.
5. Reakcijska smjesa je pročišćena taloženjem i filtracijom da se izolira metoksilirani PEG produkt.
6. Daljnje pročišćavanje može uključivati dodatne korake pranja i sušenja kako bi se povećao prinos.
7. Molekulska težina je kontrolirana brojem jedinica etilen glikola u početnom PEG reaktantu.
Alternativni sintetski putovi uključuju:
- Reakcija PEG-a s diazometanom umjesto s metil jodidom.
- Metalom katalizirana reakcija u više koraka koja aktivira PEG sa sulfonatnom esterskom skupinom.
- Enzimska modifikacija PEG hidroksila korištenjem katalizatora lipaze.
Williamsonova sinteza etera omogućuje jednostavnu, selektivnu konverziju PEG hidroksilnih skupina u metoksi. Ovo poboljšava stabilnost i eliminira reaktivna mjesta na PEG polimeru.
Koje su primjene metoksipolietilen glikola?
Metoksipolietilen glikol(mPEG) ima mnoge primjene u farmaceutskoj, biomedicinskoj i drugim industrijama zbog svoje jedinstvene mješavine svojstava. Neke aplikacije uključuju:
PEGilacija:mPEG se koristi za modificiranje farmaceutskih proteina i enzima kako bi se poboljšala njihova stabilnost i vrijeme cirkulacije. mPEG premaz sprječava degradaciju.
Vozila za dostavu droge- mPEG se mogu koristiti za solubilizaciju hidrofobnih lijekova u micele ili vezikule u nanorazmjeru za poboljšanu dostavu.
Medicinski uređaji- Premazivanje površina s mPEG smanjuje adheziju proteina i rast bakterija. Time se poboljšava biokompatibilnost implantata i katetera.
Kozmetika: mPEG djeluje kao sredstvo za zadržavanje vlage i solubilizator u mnogim losionima i kremama. Pruža glatka, fleksibilna svojstva.
Konzervansi:mPEG mogu inhibirati rast bakterija, kvasaca i plijesni kako bi funkcionirali kao sastojci konzervansa.
Maziva: Izvrsno ponašanje pri vlaženju činiMetoksipolietilen glikolkorisni kao premazi za podmazivanje ili aditivi u gelovima.
Kemijska sinteza: Nereaktivne metoksi skupine dopuštaju selektivne reakcije PEGilacije bez nusproizvoda.
I molekularna težina i postotak sadržaja PEG-a mogu se mijenjati kako bi se postigla željena fizikalna svojstva za danu primjenu. mPEG nudi svestranu platformu za poboljšanje topljivosti u vodi, biokompatibilnosti i učinkovitosti aktivnih spojeva.
Reference:
Alconcel, SNS, Baas, AS i Maynard, HD, 2011. Poli (etilen glikol)-protein konjugirani lijekovi odobreni od strane FDA. Polymer Chemistry, 2(7), pp.1442-1448.
Harris, JM i Chess, RB, 2003. Učinak pegilacije na lijekove. Nature reviews Drug discovery, 2(3), pp.214-221.
Joralemon, MJ, O'Reilly, RK, Hawker, CJ i Wooley, KL, 2005. Shell click-crosslinked (SCC) nanočestice: Nova metodologija za sintezu i ortogonalnu funkcionalizaciju. Journal of the American Chemical Society, 127(48), str.16892-16899.
Mahou, R. i Wandrey, C., 2012. Alkoksipolietilen glikoli. Chemical Reviews, 112(4), str.2351-2390.
Veronese, FM i Pasut, G., 2005. PEGilacija, uspješan pristup isporuci lijekova. Otkriće lijekova danas, 10(21), str.1451-1458.