Metoksipolietilen glikol (MPEG) je vrsta polietilen glikola (Stake) koji je prošao kroz metoksilaciju, sintetički ciklus koji uključuje ekspanziju metoksi (-OCH3) skupova do čestice Kola. Ova izmjena modificira svojstva polimera, čineći ga rastvorljivijim u prirodnim rastvaračima i manje sklonim saradnji s proteinima i organskim tkivima za razliku od nemodificiranog Stakea.
Kolci su konstruisani polimeri napravljeni od jedinica za ponovno ispiranje etilen oksida. Široko se koriste u različitim poduzećima, uključujući lijekove, proizvode za njegu ljepote, hranu i sastavljanje, zbog svoje biokompatibilnosti, rastvorljivosti u vodi i prilagodljivosti.
Metoksilacija udjela može se postići sintetičkim odgovorima korištenjem metanola ili metil hlorida. Naredni mPEG polimer ima dizajn poput Stakeovog, međutim, sa metoksi snopovima spojenim na terminalne hidroksilne (- Goodness) zatvarače polimernih lanaca. Nivo metoksilacije, ili količina metoksi snopova po atomu Stake-a, može fluktuirati u zavisnosti od određene tehnike spajanja i željenih svojstava.
Jedna od osnovnih upotreba mPEG-a je u okvirima za transport lijekova. mPEG se često koristi kao premaz ili modifikator za molekule lijekova, nanočestice i druge terapeutske agense zbog svoje biokompatibilnosti i niske imunogenosti. Proširenje mPEG-a radi umirivanja planova može djelovati na njihovu snagu, topljivost i farmakokinetička svojstva, na taj način poboljšavajući njihovu korisnu adekvatnost i smanjujući neprijateljske utjecaje.
Bez obzira na prijenos lijekova, mPEG prati upotrebu u različitim aplikacijama. Na primjer, koristi se kao surfaktant u procesima emulzione polimerizacije, stabilizator u koloidnim okvirima i ulje u modernim ciklusima. Premazi, ljepila i zaptivači imaju koristi od njegove sposobnosti da mijenja svojstva površine materijala.
Potencijal mPEG-a za akumulaciju u tijelu tokom vremena i njegov utjecaj na okoliš moraju se uzeti u obzir uprkos njegovoj širokoj upotrebi. Kroz stvaranje novih polimera ili modifikacije postojećih formulacija, istraživači nastavljaju da traže načine da ublaže ove brige.
Općenito govoreći, metoksipolietilen glikol je fleksibilan polimer s različitim primjenama, posebno u transportu lijekova i nauci o materijalima. Njegova izvanredna svojstva čine ga značajnim instrumentom za nadogradnju izložbe i korisnosti različitih predmeta u različitim preduzećima.
Koja je hemijska struktura metoksipolietilen glikola?
Metoksipolietilen glikol(mPEG) je polimer izveden iz polietilen glikola (PEG) gdje su atomi vodonika na jednom kraju PEG lanca zamijenjeni metoksi grupama. Njegova hemijska struktura se može predstaviti kao:
CH3-(O-CH2-CH2)nO-CH3
Gdje n predstavlja broj ponavljanja etilen glikola. Metoksi grupe na oba kraja čine ga PEG sa terminacijom dimetil etera.
Ponavljajuće jedinice etilen glikola stvaraju fleksibilnu, hidrofilnu polimernu kičmu koja je rastvorljiva u vodi i mnogim organskim rastvaračima. Broj ponavljanja (n) može se kretati od 3 do nekoliko hiljada, što rezultira mPEG-ovima s molekularnom težinom od 200 do preko 40,000 Daltona.
Neke ključne strukturne karakteristike mPEG-a uključuju:
- Linearna polimerna struktura sa hidrofobnim metoksi krajnjim grupama i hidrofilnom PEG kičmom.
- Molekularna težina kontrolirana brojem ponavljanja etilen glikola. Veća vrijednost n jednaka je većoj molekulskoj težini.
- Amfifilni polimer koji je rastvorljiv i u vodenom i u organskom mediju.
- Reaktivne hidroksilne krajnje grupe se pretvaraju u nereaktivne metoksi grupe.
- Poboljšana stabilnost temperature i pH u odnosu na nemodifikovani PEG.
- Više opcija molekularne težine omogućava prilagodljiva svojstva.
Jednostavna metoksi modifikacija čini mPEG stabilnijim dok zadržava povoljna svojstva PEG visoke rastvorljivosti, niske toksičnosti i nedostatka imunogenosti.
Kako se sintetiše metoksipolietilen glikol?
Metoksipolietilen glikolsintetizira se iz polietilen glikola (PEG) kroz proces koji se zove Williamsonova sinteza etera. Evo općih koraka:
1. PEG se proizvodi polimerizacijom monomera etilen oksida kako bi se formirao HO-(CH2-CH2-O)nH.
2. PEG se rastvara u suvom rastvaraču kao što je tetrahidrofuran (THF) pod inertnim uslovima.
3. Metalni natrijum se dodaje da deprotonira PEG hidroksilne grupe u alkoksidne jone.
4. Alkoksidne grupe se alkiluju dodavanjem metil jodida, pretvarajući reaktivne hidroksilne grupe u nereaktivne metoksi grupe.
5. Reakciona smeša je prečišćena taloženjem i filtracijom da bi se izolovao metoksilovani PEG proizvod.
6. Dalje prečišćavanje može uključivati dodatne korake pranja i sušenja kako bi se maksimizirao prinos.
7. Molekularna težina je kontrolirana brojem jedinica etilen glikola u početnom PEG reaktantu.
Alternativni sintetički putevi uključuju:
- Reakcija PEG-a sa diazometanom umjesto metil jodida.
- Reakcija katalizirana metalom u više koraka koja aktivira PEG sa sulfonatnom esterskom grupom.
- Enzimska modifikacija PEG hidroksila upotrebom lipaznih katalizatora.
Williamsonova eterska sinteza omogućava jednostavnu, selektivnu konverziju PEG hidroksilnih grupa u metoksi. Ovo poboljšava stabilnost i eliminiše reaktivna mesta na PEG polimeru.
Koje su primjene metoksipolietilen glikola?
Metoksipolietilen glikol(mPEG) ima mnogo upotreba u farmaceutskoj, biomedicinskoj i drugim industrijama zbog svoje jedinstvene kombinacije 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-ovi se mogu koristiti za solubilizaciju hidrofobnih lijekova u micele ili vezikule nano razmjera radi poboljšane isporuke.
Medicinski aparati- Premazivanje površina mPEG minimizira adheziju proteina i rast bakterija. Ovo 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-ovi mogu inhibirati rast bakterija, kvasaca i plijesni kako bi funkcionirali kao konzervansi.
Maziva: Odlično ponašanje pri vlaženjuMetoksipolietilen glikolkorisni kao premazi za podmazivanje ili aditivi u gelovima.
Hemijska sinteza:Nereaktivne metoksi grupe omogućavaju selektivne reakcije PEGilacije bez nusproizvoda.
I molekularna težina i postotak sadržaja PEG-a mogu se mijenjati kako bi se postigla željena fizička svojstva za datu primjenu. mPEG nudi raznovrsnu platformu za poboljšanje rastvorljivosti u vodi, biokompatibilnosti i performansi aktivnih jedinjenja.
Reference:
Alconcel, SNS, Baas, AS i Maynard, HD, 2011. Poli (etilen glikol)-protein konjugati lijekovi odobreni od strane FDA. Polymer Chemistry, 2(7), str.{4}}.
Harris, JM i Chess, RB, 2003. Efekat pegilacije na farmaceutske proizvode. Nature Reviews Drug discovery, 2(3), str.{3}}.
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.{4}}.
Mahou, R. i Wandrey, C., 2012. Alkoxypolyethylene glycols. Hemijski pregledi, 112(4), str.{3}}.
Veronese, FM i Pasut, G., 2005. PEGilacija, uspješan pristup isporuci lijekova. Otkriće droge danas, 10(21), str.{3}}.