stringtranslate.com

Полиэтиленгликоль

Полиэтиленгликоль ( ПЭГ ; / ˌ p ɒ l i ˈ ɛ θ əl ˌ iː n ˈ ɡ l aɪ ˌ k ɒ l , - ˈ ɛ θ ɪ l -, - ˌ k ɔː l / ) представляет собой полиэфирное соединение, полученное из нефти , имеющее множество применений: от промышленного производства до медицины . ПЭГ также известен как полиэтиленоксид ( ПЭО ) или полиоксиэтилен ( ПОЭ ), в зависимости от его молекулярной массы . Структура ПЭГ обычно выражается как H−(O−CH 2 −CH 2 ) n −OH. [3]

Использует

Медицинское применение

Химическое использование

Останки каракки « Мэри Роуз» XVI века, прошедшие консервацию с использованием ПЭГ в 1980-х годах
Терракотовый воин, сохранивший следы первоначального цвета.

Биологическое использование

Коммерческое использование

Промышленное использование

Использование в развлекательных целях

Влияние на здоровье человека

ПЭО имеют «очень низкую однократную пероральную токсичность», порядка десятков граммов на килограмм веса человека при приеме внутрь через рот. [3] Из-за своей низкой токсичности ПЭО используется в различных съедобных продуктах. [38] Он также используется в качестве смазочного покрытия для различных поверхностей в водных и неводных применениях. [39]

Предшественником ПЭГ является оксид этилена , который опасен. [40] Этиленгликоль и его эфиры нефротоксичны (токсичны для почек ) при нанесении на поврежденную кожу . [41]

Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA или US FDA) считает ПЭГ биологически инертным и безопасным. [ необходима ссылка ]

Исследование 2015 года, по-видимому, оспаривает заключение FDA. В исследовании высокочувствительный анализ ELISA обнаружил антитела к ПЭГ в 72% случайных образцов плазмы крови , собранных с 1990 по 1999 год. По словам авторов исследования, этот результат предполагает, что антитела к ПЭГ могут присутствовать, как правило, в низких количествах, у людей, которые никогда не лечились препаратами, содержащими ПЭГ . [42] [43] Из-за его повсеместного распространения во многих продуктах и ​​большого процента населения с антителами к ПЭГ, что указывает на аллергическую реакцию, гиперчувствительные реакции на ПЭГ становятся все более серьезной проблемой для здоровья. [44] [45] Аллергия на ПЭГ обычно обнаруживается после того, как у человека диагностирована аллергия на несколько, казалось бы, не связанных между собой продуктов, включая обработанные пищевые продукты, косметику, лекарства и другие вещества, которые содержат или были изготовлены с использованием ПЭГ. [44]

Доступные формы и номенклатура

PEG , PEO и POE относятся к олигомеру или полимеру оксида этилена . Эти три названия химически синонимичны, но исторически PEG предпочтительнее в биомедицинской области, тогда как PEO более распространен в области полимерной химии. Поскольку для разных применений требуются разные длины полимерной цепи, PEG, как правило, относится к олигомерам и полимерам с молекулярной массой ниже 20 000  г/моль, PEO — к полимерам с молекулярной массой выше 20 000  г/моль, а POE — к полимеру с любой молекулярной массой. [46] PEG получают путем полимеризации оксида этилена и коммерчески доступны в широком диапазоне молекулярных масс от 300  г/моль до 10 000 000  г/моль. [47]

ПЭГ и ПЭО являются жидкостями или легкоплавкими твердыми веществами, в зависимости от их молекулярной массы . В то время как ПЭГ и ПЭО с разной молекулярной массой находят применение в разных областях и имеют разные физические свойства (например, вязкость ) из-за эффектов длины цепи, их химические свойства почти идентичны. Также доступны различные формы ПЭГ, в зависимости от инициатора , используемого для процесса полимеризации - наиболее распространенным инициатором является монофункциональный метиловый эфир ПЭГ или метоксиполи(этиленгликоль), сокращенно мПЭГ. ПЭГ с более низкой молекулярной массой также доступны в виде более чистых олигомеров, называемых монодисперсными, однородными или дискретными. Недавно было показано, что ПЭГ очень высокой чистоты является кристаллическим, что позволяет определять кристаллическую структуру с помощью рентгеновской кристаллографии . [47] Поскольку очистка и разделение чистых олигомеров затруднены, цена за этот тип качества часто в 10-1000 раз выше, чем у полидисперсного ПЭГ.

Также доступны ПЭГ с различной геометрией.

Числа, которые часто включаются в названия ПЭГ, указывают на их среднюю молекулярную массу (например, ПЭГ с n = 9 будет иметь среднюю молекулярную массу приблизительно 400 дальтон и будет обозначен как ПЭГ 400 ). Большинство ПЭГ включают молекулы с распределением молекулярных масс (т. е. они полидисперсны). Распределение размеров можно статистически охарактеризовать с помощью его средневесовой молекулярной массы ( M w ) и его среднечисленной молекулярной массы ( M n ), соотношение которых называется индексом полидисперсности ( Đ M ). M w и M n можно измерить с помощью масс-спектрометрии .

Пегилирование — это процесс ковалентного связывания структуры ПЭГ с другой более крупной молекулой, например, терапевтическим белком , который затем называют пегилированным белком. Пегилированный интерферон альфа-2а или альфа-2b — это обычно используемые инъекционные препараты для лечения инфекции гепатита С.

ПЭГ растворим в воде , метаноле , этаноле , ацетонитриле , бензоле и дихлорметане , нерастворим в диэтиловом эфире и гексане . Он соединяется с гидрофобными молекулами, образуя неионные поверхностно-активные вещества . [48]

Полиэтиленоксид (ПЭО, М.м. 4 кДа ) нанометрические кристаллиты (4 нм ) 

ПЭГ и родственные полимеры (фосфолипидные конструкции ПЭГ) часто подвергаются ультразвуковой обработке при использовании в биомедицинских приложениях. Однако, как сообщают Мурали и др., ПЭГ очень чувствителен к сонолитической деградации, а продукты деградации ПЭГ могут быть токсичны для клеток млекопитающих. Таким образом, крайне важно оценить потенциальную деградацию ПЭГ, чтобы убедиться, что конечный материал не содержит недокументированных загрязняющих веществ, которые могут внести артефакты в экспериментальные результаты. [49]

ПЭГ и метоксиполиэтиленгликоли производятся компанией Dow Chemical под торговой маркой Carbowax для промышленного использования и Carbowax Sentry для пищевого и фармацевтического использования. Они различаются по консистенции от жидкой до твердой в зависимости от молекулярной массы, на что указывает число после названия. Они используются в коммерческих целях в многочисленных приложениях, включая пищевые продукты, косметику , фармацевтику, биомедицину , в качестве диспергирующих агентов, растворителей, в мазях , в основах суппозиториев , в качестве вспомогательных веществ для таблеток и в качестве слабительных . Некоторые конкретные группы включают лауромакроголы , ноноксинолы , октоксинолы и полоксамеры .

Производство

Полиэтиленгликоль 400, фармацевтического качества
Полиэтиленгликоль 4000, фармацевтического качества

Производство полиэтиленгликоля впервые было описано в 1859 году. И А. В. Лоуренсо, и Шарль Адольф Вюрц независимо друг от друга выделили продукты, которые были полиэтиленгликолями. [50] Полиэтиленгликоль получают путем взаимодействия окиси этилена с водой, этиленгликолем или олигомерами этиленгликоля. [51] Реакция катализируется кислотными или основными катализаторами. Этиленгликоль и его олигомеры предпочтительнее в качестве исходного материала вместо воды, поскольку они позволяют создавать полимеры с низкой полидисперсностью (узким молекулярно-массовым распределением). Длина полимерной цепи зависит от соотношения реагентов.

НОСН 2 СН 2 ОН + n(СН 2 СН 2 О) → НО(СН 2 СН 2 О) n+1 Н

В зависимости от типа катализатора механизм полимеризации может быть катионным или анионным. Анионный механизм предпочтительнее, поскольку позволяет получать ПЭГ с низкой полидисперсностью . Полимеризация этиленоксида является экзотермическим процессом. Перегрев или загрязнение этиленоксида катализаторами, такими как щелочи или оксиды металлов, может привести к неконтролируемой полимеризации, которая может закончиться взрывом через несколько часов.

Полиэтиленоксид, или высокомолекулярный полиэтиленгликоль, синтезируют методом суспензионной полимеризации . В процессе поликонденсации необходимо удерживать растущую полимерную цепь в растворе . Реакцию катализируют магний-, алюминий- или кальций-элементоорганические соединения. Для предотвращения коагуляции полимерных цепей из раствора используют хелатирующие добавки, например, диметилглиоксим .

Для получения низкомолекулярного полиэтиленгликоля используются щелочные катализаторы , такие как гидроксид натрия (NaOH), гидроксид калия (KOH) или карбонат натрия (Na2CO3 ) . [52]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Kahovec J, Fox RB, Hatada K (2002). «Номенклатура регулярных одноцепочечных органических полимеров». Pure and Applied Chemistry . 74 (10): 1921–1956. doi : 10.1351/pac200274101921 .
  2. ^ "Поли(этиленгликоль)". ChemSrc . 7 января 2020 г.
  3. ^ ab «Полиоксиалкилены». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. 2000. дои : 10.1002/14356007.a21_579. ISBN 978-3527306732.
  4. ^ "Полиэтиленгликоль как фармацевтическое вспомогательное вещество". pharmaceutical.basf.com . Получено 27 апреля 2021 г. .
  5. ^ abcdef Kean S (2017). "Химическая надежда". Дистилляции . 2 (4): 5. Получено 22 марта 2018 г.
  6. ^ "Полиэтиленгликоль (ПЭГ 4000) | Лаксолит | Медицинские диалоги". Медицинские диалоги. 19 января 2021 г. Получено 19 января 2021 г.
  7. ^ Ma Y, Ji Y, Zhong T, Wan W, Yang Q, Li A и др. (декабрь 2017 г.). «Скрининг PDLSC-ECM на основе биопечати для восстановления дефекта альвеолярной кости in vivo с использованием клеточно-нагруженных, инъекционных и фотосшиваемых гидрогелей». ACS Biomaterials Science & Engineering . 3 (12): 3534–3545. doi :10.1021/acsbiomaterials.7b00601. PMID  33445388.
  8. ^ Серегин СС, Амальфитано А (2009). «Преодоление уже существующего иммунитета к аденовирусу путем генной инженерии векторов на основе аденовируса». Экспертное мнение о биологической терапии . 9 (12): 1521–1531. doi :10.1517/14712590903307388. PMID  19780714. S2CID  21927486.
  9. ^ Cabanillas B, Akdis CA, Novak N (июнь 2021 г.). «Аллергические реакции на первую вакцину от COVID-19: потенциальная роль полиэтиленгликоля?». Allergy . 76 (6): 1617–1618. doi : 10.1111/all.14711 . PMID  33320974. S2CID  229284320.
  10. ^ Bostock N (9 декабря 2020 г.). «Предупреждение MHRA после аллергических реакций у сотрудников NHS, получивших вакцину от COVID-19». GP. Архивировано из оригинала 9 декабря 2020 г. Получено 9 декабря 2020 г.
  11. ^ "Вакцина Pfizer-BioNTech COVID-19: рекомендации Министерства здравоохранения Канады для людей с серьезными аллергиями". Министерство здравоохранения Канады. 12 декабря 2020 г.
  12. ^ Фуртула А., Джорданс Ф. (21 декабря 2020 г.). «Регулятор ЕС выдал условное одобрение вакцине Pfizer-BioNTech COVID-19». The Globe and Mail Inc. Reuters.
  13. ^ Кварнинг ЛО, Орелиус Б (1998). Васа – королевский корабль . Атлантида. стр. 133–141. ISBN 91-7486-581-1.
  14. ^ "Anti-Freeze is Not a Green Wood Stabilizer – Buzz Saw". Блог Rockler . 2 мая 2006 г. Архивировано из оригинала 17 января 2022 г. Получено 30 ноября 2012 г.
  15. ^ Reiffert S (18 марта 2015 г.). «Реставраторы сохраняют слои краски Терракотовой армии». tum.de . Технический университет Мюнхена. Архивировано из оригинала 22 декабря 2015 г. Получено 19 декабря 2015 г.
  16. ^ Лармер Б. (июнь 2012 г.). «Терракотовые воины в цвете». National Geographic . 221 (6): 74–87.
  17. ^ Rameez S, Alosta H, Palmer AF (май 2008 г.). «Биосовместимый и биоразлагаемый полимерсомный инкапсулированный гемоглобин: потенциальный переносчик кислорода». Bioconjugate Chemistry . 19 (5): 1025–32. doi :10.1021/bc700465v. PMID  18442283.
  18. ^ "Факты: Polaris Poseidon Trident". Стратегические системные программы . ВМС США.
  19. ^ Firouzabadi H, Iranpoor N, Gholinejad M (январь 2010 г.). «Одностадийная тиоэтерификация арилгалогенидов с использованием тиомочевины и алкилбромидов, катализируемая иодидом меди (I), свободным от дурно пахнущих тиолов во влажном полиэтиленгликоле (ПЭГ 200)». Advanced Synthesis & Catalysis . 352 (18): 119–24. doi :10.1002/adsc.200900671.
  20. ^ Мур EM, Ин G, Вест JL (март 2017). "Макрофаги влияют на формирование сосудов в трехмерных биоактивных гидрогелях". Advanced Biosystems . 1 (3): 1600021. doi : 10.1002/adbi.201600021 . S2CID  102369711.
  21. ^ Ganji M, Docter M, Le Grice SF, Abbondanzieri EA (сентябрь 2016 г.). «ДНК-связывающие белки исследуют множественные локальные конфигурации во время стыковки посредством быстрого повторного связывания». Nucleic Acids Research . 44 (17): 8376–8384. doi :10.1093/nar/gkw666. PMC 5041478. PMID  27471033 . 
  22. ^ Bielec K, Kowalski A, Bubak G, Witkowska Nery E, Hołyst R (январь 2022 г.). «Ионное комплексообразование объясняет порядки изменений величины константы равновесия биохимических реакций в буферах, переполненных неионными соединениями». The Journal of Physical Chemistry Letters . 13 (1): 112–117. doi :10.1021/acs.jpclett.1c03596. PMC 8762655 . PMID  34962392. 
  23. ^ Breton MF, Discala F, Bacri L, Foster D, Pelta J, Oukhaled A (3 июля 2013 г.). «Исследование нейтрального и полиэлектролитного поведения поли(этиленгликоля) в растворах щелочных ионов с использованием записи в одной нанопоре». The Journal of Physical Chemistry Letters . 4 (13): 2202–2208. doi :10.1021/jz400938q. ISSN  1948-7185.
  24. ^ Kreppel F, Kochanek S (январь 2008 г.). «Модификация векторов переноса генов аденовируса с помощью синтетических полимеров: научный обзор и техническое руководство». Молекулярная терапия . 16 (1): 16–29. doi : 10.1038/sj.mt.6300321 . PMID  17912234.
  25. ^ Rossi JJ (апрель 2006 г.). «Терапия РНК-интерференцией: SNALPing siRNAs in vivo». Генная терапия . 13 (7): 583–584. doi : 10.1038/sj.gt.3302661 . PMID  17526070. S2CID  7232293.
  26. ^ Geisbert TW, Lee AC, Robbins M, Geisbert JB, Honko AN, Sood V и др. (май 2010 г.). «Постконтактная защита нечеловекообразных приматов от смертельного заражения вирусом Эбола с помощью РНК-интерференции: исследование, подтверждающее концепцию». Lancet . 375 (9729): 1896–1905. doi :10.1016/S0140-6736(10)60357-1. PMC 7138079 . PMID  20511019. (бесплатно при регистрации)
  27. ^ Harmening DM (2005). Современные практики банковского обслуживания и переливания крови . FA Davis Company. ISBN 978-0-8036-1248-8.
  28. ^ Монтейру-Ривьер NA, Инман AO, Джексон H, Данн B, Даймонд S (май 2001 г.). «Эффективность стратегий местной дезактивации фенолом в отношении тяжести острых химических ожогов фенолом и дермальной абсорбции: исследования in vitro и in vivo на коже свиньи». Токсикология и промышленная гигиена . 17 (4): 95–104. Bibcode : 2001ToxIH..17...95M. doi : 10.1191/0748233701th095oa. PMID  12479505. S2CID  46229131.
  29. ^ Красильников ОВ, Сабиров РЗ, Терновский ВИ, Мерзляк ПГ, Муратходжаев ДЖН (сентябрь 1992). "Простой метод определения радиуса пор ионных каналов в плоских липидных бислойных мембранах". FEMS Microbiology Immunology . 5 (1–3): 93–100. doi : 10.1016/0378-1097(92)90079-4 . PMID  1384601.
  30. ^ Барсена-Урибарри И, Тейн М, Майер Э, Бонде М, Бергстрём С, Бенц Р (2013). «Использование неэлектролитов раскрывает размер канала и олигомерную структуру порина Borrelia burgdorferi P66». PLOS ONE . 8 (11): e78272. Bibcode : 2013PLoSO...878272B. doi : 10.1371/journal.pone.0078272 . PMC 3819385. PMID  24223145 . 
  31. ^ «Татуировка для контроля диабета». BBC News. 1 сентября 2002 г.
  32. ^ Правительство США – Агентство по контролю за продуктами питания и лекарственными средствами «Список статуса пищевых добавок». Управление по контролю за продуктами питания и лекарственными средствами . Получено 2 мая 2017 г.
  33. ^ "Codex Alimentarius". codexalimentarius.net . Архивировано из оригинала 7 января 2012 года.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  34. ^ "Текущие добавки, одобренные ЕС, и их номера E". Правительство Великобритании – Агентство по стандартам пищевых продуктов . Получено 21 октября 2010 г.
  35. ^ Спинарди Г. (1994). От Polaris до Trident: развитие технологий баллистических ракет флота США . Кембридж: Cambridge Univ. Press. стр. 159. ISBN 978-0-521-41357-2.
  36. ^ Ueno K, Nakamura S, Shimotani H, Ohtomo A, Kimura N, Nojima T и др. (ноябрь 2008 г.). «Сверхпроводимость, индуцированная электрическим полем в изоляторе». Nature Materials . 7 (11): 855–8. Bibcode :2008NatMa...7..855U. doi :10.1038/nmat2298. PMID  18849974.
  37. ^ Шнайдер, Сэмюэл Дж. (1991) Справочник по инженерным материалам: керамика и стекло , том 4. ASM International. ISBN 0-87170-282-7 . стр. 49. 
  38. ^ Шефтель В.О. (2000). Косвенные пищевые добавки и полимеры: миграция и токсикология. CRC. стр. 1114–1116. Архивировано из оригинала 9 августа 2007 г. Получено 22 августа 2007 г.
  39. ^ Nalam PC, Clasohm JN, Mashaghi A, Spencer ND (2009). «Макротрибологические исследования поли(L-лизин)-привитого-поли(этиленгликоля) в смесях с водным глицерином» (PDF) . Tribology Letters (Представленная рукопись). 37 (3): 541–552. doi : 10.1007/s11249-009-9549-9. hdl : 20.500.11850/17055 . S2CID  109928127.
  40. ^ Центр по безопасности пищевых продуктов и прикладному питанию. "Потенциальные загрязнители - побочный продукт производства 1,4-диоксана А". fda.gov . Получено 26 мая 2017 г.
  41. ^ Андерсен ФА (1999). «Специальный отчет: репродуктивная и развивающая токсичность этиленгликоля и его эфиров». Международный журнал токсикологии . 18 (3): 53–67. doi : 10.1177/109158189901800208 . S2CID  86231595.
  42. ^ Yang Q, Lai SK (2015). «Иммунитет к ПЭГ: возникновение, характеристики и нерешенные вопросы». Wiley Interdisciplinary Reviews. Наномедицина и нанобиотехнология . 7 (5): 655–77. doi :10.1002/wnan.1339. PMC 4515207. PMID 25707913  . 
  43. ^ Yang, Qi; Jacobs, Timothy M.; McCallen, Justin D.; Moore, Dominic T.; Huckaby, Justin T.; Edelstein, Jasmine N.; Lai, Samuel K. (16 ноября 2016 г.). «Анализ предсуществующих антител IgG и IgM против полиэтиленгликоля (ПЭГ) в общей популяции». Аналитическая химия . 88 (23): 11804–11812. doi :10.1021/acs.analchem.6b03437. eISSN  1520-6882. ISSN  0003-2700. PMC 6512330. PMID 27804292  . 
  44. ^ ab Wenande E, Garvey LH (июль 2016 г.). «Гиперчувствительность немедленного типа к полиэтиленгликолям: обзор». Clinical and Experimental Allergy . 46 (7): 907–22. doi :10.1111/cea.12760. PMID  27196817. S2CID  1247758.
  45. ^ Stone CA, Liu Y, Relling MV, Krantz MS, Pratt AL, Abreo A и др. (Май 2019 г.). «Немедленная гиперчувствительность к полиэтиленгликолям и полисорбатам: встречается чаще, чем мы предполагали». Журнал аллергии и клинической иммунологии. На практике . 7 (5): 1533–1540.e8. doi :10.1016/j.jaip.2018.12.003. PMC 6706272. PMID  30557713 . 
  46. ^ Например, в онлайн-каталоге, архивированном 29 декабря 2006 года в Wayback Machine компании Scientific Polymer Products, Inc., молекулярная масса поли(этиленгликоля) достигает примерно 20 000, тогда как молекулярная масса поли(этиленоксида) составляет шесть или семь цифр.
  47. ^ ab French AC, Thompson AL, Davis BG (2009). «Высокопрочные дискретные кристаллы ПЭГ-олигомера позволяют получить структурное представление» (PDF) . Angewandte Chemie . 48 (7): 1248–52. doi :10.1002/anie.200804623. PMID  19142918.
  48. ^ Winger M, De Vries AH, Van Gunsteren WF (2009). "Зависимость конформационных свойств α,ω-диметоксиполиэтиленгликоля от силового поля". Молекулярная физика . 107 (13): 1313–1321. Bibcode :2009MolPh.107.1313W. doi :10.1080/00268970902794826. hdl : 10072/37876 . S2CID  97215923.
  49. ^ Murali VS, Wang R, Mikoryak CA, Pantano P, Draper R (сентябрь 2015 г.). «Быстрое обнаружение сонолиза полиэтиленгликоля при функционализации углеродных наноматериалов». Experimental Biology and Medicine . 240 (9): 1147–51. doi :10.1177/1535370214567615. PMC 4527952. PMID  25662826 . 
  50. ^ Бейли FE, Колеске JV (1990). Алкиленоксиды и их полимеры. Нью-Йорк: Dekker. С. 27–28. ISBN 9780824783846. Получено 17 июля 2017 г. .
  51. ^ Полиэтиленгликоль, Chemindustry.ru
  52. ^ "ПЭГ 4000, 6000, 8000, 12000 | Полиэтиленгликоль". www.venus-goa.com . Получено 19 января 2023 г. .

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Поли(этиленгликоль) .
На Викискладе есть медиафайлы по теме Полиэтиленгликоли .