Metoksüpolüetüleenglükool (MPEG) on teatud tüüpi polüetüleenglükool (Stake), mis on läbinud metoksüülimise, sünteetilise tsükli, mis hõlmab metoksü (-OCH3) kogunemise laienemist Stake'i osakesteks. See muudatus muudab polümeeri omadusi, muutes selle looduslikes lahustites paremini lahustuvaks ja vähem kalduvaks koostööks valkude ja orgaaniliste kudedega, võrreldes modifitseerimata Stake'iga.
Panused on konstrueeritud polümeerid, mis on valmistatud etüleenoksiidi taaspuhastusüksustest. Neid kasutatakse laialdaselt erinevates ettevõtetes, sealhulgas ravimites, iluhooldustoodetes, toidus ja kokkupanemisel nende bioloogilise ühilduvuse, vees lahustuvuse ja kohanemisvõime tõttu.
Stake'i metoksüülimist saab läbi viia sünteetiliste reaktsioonide abil, kasutades metanooli või metüülkloriidi. Järgneva mPEG polümeeri konstruktsioon on nagu Stake, kuid metoksükimbud on ühendatud polümeeriahelate terminaalsete hüdroksüül- (- Goodness) sulguritega. Metoksüülimise tase või metoksükimpude kogus Stake aatomi kohta võib kõikuda sõltuvalt konkreetsest liitumistehnikast ja soovitud omadustest.
Üks mPEG-i peamisi kasutusviise on ravimite edastamise raamistikes. mPEG-i kasutatakse selle biosobivuse ja madala immunogeensuse tõttu sageli ravimimolekulide, nanoosakeste ja muude raviainete katte või modifikaatorina. Plaanide rahustamiseks mõeldud mPEG-i laiendamine võib parandada nende tugevust, lahustuvust ja farmakokineetilisi omadusi, parandades sel viisil nende kasulikku adekvaatsust ja vähendades ebasõbralikku mõju.
Vaatamata ravimite edasitoimetamisele jälgib mPEG kasutamist erinevates rakendustes. Näiteks kasutatakse seda pindaktiivse ainena emulsioonpolümerisatsiooni protsessides, stabilisaatorina kolloidsetes raamistikes ja õlina kaasaegsetes tsüklites. Pinnakatted, liimid ja hermeetikud saavad kõik kasu nende võimest muuta materjalide pinnaomadusi.
Vaatamata selle laialdasele kasutamisele tuleb arvestada mPEG-i võimalikku kogunemist kehasse aja jooksul ja selle mõju keskkonnale. Uute polümeeride loomise või olemasolevate preparaatide modifikatsioonide kaudu otsivad teadlased jätkuvalt võimalusi nende murede leevendamiseks.
Üldiselt on metoksüpolüetüleenglükool paindlik polümeer, millel on erinevad rakendused, eriti ravimite edasitoimetamise ja materjaliteaduse valdkonnas. Selle erakordsed omadused muudavad selle oluliseks vahendiks erinevate esemete eksponeerimise ja kasulikkuse täiustamiseks erinevates ettevõtetes.
Mis on metoksüpolüetüleenglükooli keemiline struktuur?
Metoksüpolüetüleenglükool(mPEG) on polüetüleenglükoolist (PEG) saadud polümeer, mille vesinikuaatomid PEG-ahela ühes otsas on asendatud metoksürühmadega. Selle keemilist struktuuri võib esitada järgmiselt:
CH3-(O-CH2-CH2)nO-CH3
Kus n tähistab etüleenglükooli korduste arvu. Mõlemas otsas olevad metoksürühmad muudavad selle dimetüüleetri otsaga PEG-ks.
Etüleenglükooli korduvad ühikud loovad elastse, hüdrofiilse polümeeri karkassi, mis lahustub vees ja paljudes orgaanilistes lahustites. Korduste arv (n) võib ulatuda 3 kuni mitme tuhandeni, mille tulemuseks on mPEG-id molekulmassiga 200 kuni üle 40,000 daltonit.
Mõned mPEG-i peamised struktuuriomadused hõlmavad järgmist:
- Lineaarne polümeerstruktuur hüdrofoobsete metoksüotsrühmade ja hüdrofiilse PEG karkassiga.
- Molekulmass, mida kontrollib etüleenglükooli korduste arv. Kõrgem n väärtus võrdub suurema molekulmassiga.
- Amfifiilne polümeer, mis lahustub nii vesi- kui ka orgaanilises keskkonnas.
- Reaktiivsed hüdroksüülotsad rühmad muudetakse mittereaktiivseteks metoksürühmadeks.
- Parem temperatuuri ja pH stabiilsus võrreldes modifitseerimata PEG-ga.
- Mitu molekulmassi valikut võimaldavad kohandatavaid omadusi.
Lihtne metoksü-modifikatsioon muudab mPEG stabiilsemaks, säilitades samal ajal soodsad PEG omadused, milleks on kõrge lahustuvus, madal toksilisus ja immunogeensuse puudumine.
Kuidas sünteesitakse metoksüpolüetüleenglükooli?
Metoksüpolüetüleenglükoolsünteesitakse polüetüleenglükoolist (PEG) läbi protsessi, mida nimetatakse Williamsoni eetri sünteesiks. Siin on üldised sammud.
1. PEG toodetakse etüleenoksiidi monomeeride polümerisatsiooni teel, moodustades HO-(CH2-CH2-O)nH.
2. PEG lahustatakse kuivas lahustis nagu tetrahüdrofuraan (THF) inertsetes tingimustes.
3. PEG hüdroksüülrühmade deprotoneerimiseks alkoksiidioonideks lisatakse naatriummetalli.
4. Alkoksiidrühmad alküülitakse metüüljodiidi lisamisega, muutes reaktiivsed hüdroksüülrühmad mittereageerivateks metoksürühmadeks.
5. Reaktsioonisegu puhastatakse sadestades ja filtreerides, et eraldada metoksüülitud PEG produkt.
6. Edasine puhastamine võib hõlmata täiendavaid pesemise ja kuivatamise etappe, et maksimeerida saagist.
7. Molekulmassi kontrollitakse etüleenglükooli ühikute arvuga PEG lähteaines.
Alternatiivsed sünteesimeetodid hõlmavad järgmist:
- PEG reaktsioon metüüljodiidi asemel diasometaaniga.
- Mitmeastmeline metallkatalüüsitud reaktsioon, mis aktiveerib sulfonaatestri rühmaga PEG-i.
- PEG-hüdroksüülide ensümaatiline modifitseerimine lipaasi katalüsaatorite abil.
Williamsoni eetri süntees võimaldab PEG hüdroksüülrühmade lihtsat ja selektiivset muundamist metoksürühmadeks. See parandab stabiilsust ja kõrvaldab PEG-polümeerilt reaktiivsed kohad.
Millised on metoksüpolüetüleenglükooli rakendused?
Metoksüpolüetüleenglükool(mPEG) on selle ainulaadsete omaduste kombinatsiooni tõttu palju kasutusi farmaatsia-, biomeditsiini- ja muudes tööstusharudes. Mõned rakendused hõlmavad järgmist:
PEGüleerimine:mPEG-i kasutatakse farmatseutiliste valkude ja ensüümide modifitseerimiseks, et parandada nende stabiilsust ja tsirkulatsiooniaega. mPEG kate hoiab ära lagunemise.
Narkootikumide kohaletoimetamise sõidukid- mPEG-e saab kasutada hüdrofoobsete ravimite lahustamiseks nanomõõtmelisteks mitsellideks või vesiikuliteks, et parandada kohaletoimetamist.
Meditsiiniseadmed- Pindade katmine mPEG-ga minimeerib valkude adhesiooni ja bakterite kasvu. See parandab implantaatide ja kateetrite biosobivust.
Kosmeetika: mPEG toimib niiskust säilitava ainena ja solubilisaatorina paljudes losjoonides ja kreemides. See annab siledad, paindlikud omadused.
Säilitusained: mPEG-id võivad pärssida bakterite, pärmseente ja hallitusseente kasvu, et toimida säilitusainetena.
Määrdeained: Suurepärane märgumiskäitumine teebMetoksüpolüetüleenglükoolkasulik määrdekattena või geelide lisandina.
Keemiline süntees: Mittereaktiivsed metoksürühmad võimaldavad selektiivseid PEGüülimisreaktsioone ilma kõrvalsaadusteta.
Nii molekulmassi kui ka PEG sisalduse protsenti saab muuta, et saavutada antud rakenduse jaoks soovitud füüsikalised omadused. mPEG pakub mitmekülgset platvormi aktiivsete ühendite vees lahustuvuse, biosobivuse ja jõudluse parandamiseks.
Viited:
Alconcel, SNS, Baas, AS ja Maynard, HD, 2011. FDA poolt heaks kiidetud polü(etüleenglükooli)-valgu konjugaatravimid. Polymer Chemistry, 2(7), lk.{4}}.
Harris, JM ja Chess, RB, 2003. Pegüleerimise mõju ravimitele. Looduse ülevaated Drug discovery, 2(3), lk.{3}}.
Joralemon, MJ, O'Reilly, RK, Hawker, CJ ja Wooley, KL, 2005. Shell click-crosslinked (SCC) nanoosakesed: uus metoodika sünteesiks ja ortogonaalseks funktsionaliseerimiseks. Journal of the American Chemical Society, 127(48), lk.{4}}.
Mahou, R. ja Wandrey, C., 2012. Alkoksüpolüetüleenglükoolid. Chemical Reviews, 112(4), lk.{3}}.
Veronese, FM ja Pasut, G., 2005. PEGüleerimine, edukas lähenemine ravimite kohaletoimetamisele. Narkootikumide avastus täna, 10(21), lk.{3}}.