Methoxypolyethylenglykol (MPEG) je druh polyethylenglykolu (Stake), který prošel methoxylací, syntetickým cyklem zahrnujícím expanzi methoxy (-OCH3) shluků na částici Stake. Tato změna modifikuje vlastnosti polymeru, činí jej rozpustnějším v přírodních rozpouštědlech a méně inklinuje ke spolupráci s proteiny a organickými tkáněmi na rozdíl od nemodifikovaného Stake.
Kolíky jsou uměle vytvořené polymery vyrobené z regeneračních jednotek ethylenoxidu. Jsou široce používány v různých podnicích, včetně léků, kosmetických výrobků, potravin a montáží, kvůli jejich biologické kompatibilitě, rozpustnosti ve vodě a přizpůsobivosti.
Methoxylaci sázky lze provést syntetickými reakcemi za použití methanolu nebo methylchloridu. Následující mPEG polymer má design jako u Stake, avšak s methoxylovými svazky spojenými s koncovými hydroxylovými (- Goodness) uzávěry polymerních řetězců. Úroveň methoxylace nebo množství methoxylových shluků na atom Stake může kolísat v závislosti na konkrétní technice spojení a požadovaných vlastnostech.
Jedno ze zásadních použití mPEG je v rámcích pro transport léčiv. mPEG se často používá jako povlak nebo modifikátor pro molekuly léčiv, nanočástice a další terapeutická činidla díky své biokompatibilitě a nízké imunogenicitě. Rozšíření mPEG na uklidnění plánů může pracovat na jejich síle, rozpustnosti a farmakokinetických vlastnostech, a tak zlepšit jejich užitečnou přiměřenost a snížit nepřátelské dopady.
Bez ohledu na přepravu léků mPEG sleduje použití v různých aplikacích. Například se používá jako povrchově aktivní látka v procesech emulzní polymerace, stabilizátor v koloidních strukturách a olej v moderních cyklech. Nátěry, lepidla a tmely všechny těží z jeho schopnosti měnit povrchové vlastnosti materiálů.
Potenciál mPEG pro akumulaci v těle v průběhu času a jeho dopad na životní prostředí je třeba vzít v úvahu navzdory jeho širokému použití. Prostřednictvím vytváření nových polymerů nebo modifikací stávajících formulací výzkumníci nadále hledají způsoby, jak tyto obavy zmírnit.
Obecně řečeno, methoxypolyethylenglykol je flexibilní polymer s různými aplikacemi, zejména v oblasti dopravy léčiv a vědy o materiálech. Jeho mimořádné vlastnosti z něj dělají významný nástroj pro modernizaci expozice a užitečnosti různých předmětů napříč různými podniky.
Jaká je chemická struktura methoxypolyethylenglykolu?
Methoxypolyethylenglykol(mPEG) je polymer odvozený od polyethylenglykolu (PEG), kde jsou atomy vodíku na jednom konci řetězce PEG nahrazeny methoxyskupinami. Jeho chemická struktura může být reprezentována jako:
CH3-(O-CH2-CH2)nO-CH3
Kde n představuje počet ethylenglykolových repetic. Methoxyskupiny na obou koncích z něj činí PEG zakončený dimethyletherem.
Opakující se jednotky ethylenglykolu vytvářejí flexibilní, hydrofilní polymerní hlavní řetězec, který je rozpustný ve vodě a mnoha organických rozpouštědlech. Počet opakování (n) se může pohybovat od 3 do několika tisíc, což vede k mPEG s molekulovou hmotností od 200 do více než 40,000 daltonů.
Některé klíčové strukturální vlastnosti mPEG zahrnují:
- Lineární polymerní struktura s hydrofobními methoxy koncovými skupinami a hydrofilním PEG hlavním řetězcem.
- Molekulová hmotnost řízená počtem opakování ethylenglykolu. Vyšší hodnota n se rovná vyšší molekulové hmotnosti.
- Amfifilní polymer, který je rozpustný ve vodném i organickém médiu.
- Reaktivní hydroxylové koncové skupiny se převedou na nereaktivní methoxyskupiny.
- Zlepšená teplotní a pH stabilita oproti nemodifikovanému PEG.
- Více možností molekulové hmotnosti umožňuje přizpůsobit vlastnosti.
Jednoduchá methoxy modifikace činí mPEG stabilnější, přičemž si zachovává příznivé vlastnosti PEG vysoké rozpustnosti, nízké toxicity a nedostatku imunogenicity.
Jak se syntetizuje methoxypolyethylenglykol?
Methoxypolyethylenglykolse syntetizuje z polyethylenglykolu (PEG) procesem zvaným Williamsonova syntéza etheru. Zde jsou obecné kroky:
1. PEG se vyrábí polymerací ethylenoxidových monomerů za vzniku HO-(CH2-CH2-0)nH.
2. PEG se rozpustí v suchém rozpouštědle, jako je tetrahydrofuran (THF) za inertních podmínek.
3. Kovový sodík je přidán k deprotonaci PEG hydroxylových skupin na alkoxidové ionty.
4. Alkoxidové skupiny se alkylují přidáním methyljodidu, přičemž se reaktivní hydroxyly převedou na nereaktivní methoxyskupiny.
5. Reakční směs se čistí srážením a filtrací, aby se izoloval methoxylovaný PEG produkt.
6. Další čištění může zahrnovat další promývací a sušící kroky pro maximalizaci výtěžku.
7. Molekulová hmotnost je řízena počtem ethylenglykolových jednotek ve výchozím PEG Reaktantu.
Mezi alternativní syntetické cesty patří:
- Reakce PEG s diazometanem místo methyljodidu.
- Vícestupňová kovem katalyzovaná reakce aktivující PEG se sulfonátovou esterovou skupinou.
- Enzymatická modifikace PEG hydroxylů pomocí lipázových katalyzátorů.
Williamsonova etherová syntéza umožňuje jednoduchou, selektivní konverzi PEG hydroxylových skupin na methoxyskupiny. To zlepšuje stabilitu a eliminuje reaktivní místa na PEG polymeru.
Jaké jsou aplikace methoxypolyethylenglykolu?
Methoxypolyethylenglykol(mPEG) má mnoho použití ve farmaceutickém, biomedicínském a dalším průmyslu díky své jedinečné kombinaci vlastností. Některé aplikace zahrnují:
PEGylace:mPEG se používá k modifikaci farmaceutických proteinů a enzymů, aby se zlepšila jejich stabilita a doba oběhu. Povlak mPEG zabraňuje degradaci.
Vozidla na rozvoz drog- mPEG lze použít k solubilizaci hydrofobních léčiv do micel nebo vezikul v nanoměřítku pro lepší dodávání.
Lékařské přístroje- Potažení povrchů mPEG minimalizuje adhezi proteinů a růst bakterií. To zlepšuje biokompatibilitu implantátů a katétrů.
Kosmetika: mPEG působí jako činidlo zadržující vlhkost a solubilizátor v mnoha mlékách a krémech. Poskytuje hladké, pružné vlastnosti.
Konzervační látkymPEG mohou inhibovat růst bakterií, kvasinek a plísní, aby fungovaly jako konzervační přísady.
Mazadla: Vynikající vlastnosti při smáčeníMethoxypolyethylenglykolužitečné jako lubrikační povlaky nebo přísady do gelů.
Chemická syntéza: Nereaktivní methoxy skupiny umožňují selektivní PEGylační reakce bez vedlejších produktů.
Jak molekulová hmotnost, tak procento obsahu PEG se mohou měnit, aby se dosáhlo požadovaných fyzikálních vlastností pro danou aplikaci. mPEG nabízí všestrannou platformu pro zlepšení rozpustnosti ve vodě, biokompatibility a výkonu aktivních sloučenin.
Reference:
Alconcel, SNS, Baas, AS a Maynard, HD, 2011. Léky konjugované poly (ethylenglykol) a proteiny schválené FDA. Polymer Chemistry, 2(7), str.{4}}.
Harris, JM and Chess, RB, 2003. Vliv pegylace na léčiva. Nature reviews Drug discovery, 2(3), str.{3}}.
Joralemon, MJ, O'Reilly, RK, Hawker, CJ a Wooley, KL, 2005. Skořápkové klikově zesíťované nanočástice (SCC): Nová metodika pro syntézu a ortogonální funkcionalizaci. Journal of the American Chemical Society, 127(48), str.{4}}.
Mahou, R. a Wandrey, C., 2012. Alkoxypolyethylenglykoly. Chemical Reviews, 112(4), pp.{3}}.
Veronese, FM a Pasut, G., 2005. PEGylace, úspěšný přístup k podávání léků. Drogový objev dnes, 10(21), str.1451-1458.