stringtranslate.com

Полиэтиленгликоль

Полиэтиленгликоль ( ПЭГ ; / ˌ p ɒ l i ˈ ɛ θ əl ˌ n ˈ ɡ l ˌ k ɒ l , - ˈ ɛ θ ɪ l -, - ˌ k ɔː l / ) представляет собой полиэфирное соединение, полученное из нефти с 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]

Использование

Медицинское использование

Химическое использование

Останки каррака Мэри Роуз XVI века, проходящие консервационную обработку ПЭГ в 1980-х годах.
Терракотовый воин со следами первоначального цвета.

Биологическое использование

Коммерческое использование

Промышленное использование

Развлечения используют

Влияние на здоровье

FDA США считает ПЭГ биологически инертным и безопасным .

Тем не менее, на основе образцов плазмы с 1990 по 1999 год все больше данных показывает наличие обнаруживаемого уровня антител против ПЭГ примерно у 72% населения, никогда не принимавшего ПЭГилированные препараты. [38] [ необходимо дальнейшее объяснение ] Из-за его повсеместного присутствия во многих продуктах и ​​большого процента населения с антителами к ПЭГ, реакции гиперчувствительности к ПЭГ вызывают все большую обеспокоенность. [39] [40] Аллергия на ПЭГ обычно обнаруживается после того, как у человека диагностируется аллергия на все большее количество, казалось бы, несвязанных продуктов, включая обработанные пищевые продукты, косметику, лекарства и другие вещества, которые содержат ПЭГ или были произведены с ПЭГ. [39]

Доступные формы и номенклатура

ПЭГ , ПЭО и ПОЭ относятся к олигомеру или полимеру оксида этилена . Эти три названия являются химически синонимами, но исторически ПЭГ предпочтительнее в области биомедицины, тогда как ПЭО более распространен в области химии полимеров. Поскольку для разных применений требуется разная длина полимерной цепи, ПЭГ обычно относится к олигомерам и полимерам с молекулярной массой ниже 20 000  г/моль, ПЭО - к полимерам с молекулярной массой выше 20 000  г/моль, а ПОЭ - к полимеру с любой молекулярной массой. . [41] ПЭГ получают полимеризацией этиленоксида и коммерчески доступны в широком диапазоне молекулярных масс от 300 г  /моль до 10 000 000  г/моль. [42]

ПЭГ и ПЭО представляют собой жидкости или легкоплавкие твердые вещества, в зависимости от их молекулярной массы . Хотя ПЭГ и ПЭО с разной молекулярной массой находят применение в разных областях применения и имеют разные физические свойства (например, вязкость ) из-за эффекта длины цепи, их химические свойства практически идентичны. Также доступны различные формы ПЭГ, в зависимости от инициатора , используемого в процессе 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 определить кристаллическую структуру методом рентгеновской кристаллографии . [42] Поскольку очистка и разделение чистых олигомеров затруднены, цена такого качества часто в 10–1000 раз превышает стоимость полидисперсного ПЭГ.

PEG также доступны с различной геометрией.

Цифры, которые часто включаются в названия ПЭГ, указывают их среднюю молекулярную массу (например, ПЭГ с n = 9 будет иметь среднюю молекулярную массу примерно 400 дальтон и будет обозначаться ПЭГ 400 ). Большинство ПЭГ включают молекулы с распределением молекулярных масс (т.е. они полидисперсны). Распределение по размерам можно статистически охарактеризовать его средневесовой молекулярной массой ( M w ) и среднечисленной молекулярной массой ( M n ), соотношение которых называется индексом полидисперсности ( Đ M ). M w и M n можно измерить масс-спектрометрией .

ПЭГилирование — это процесс ковалентного связывания структуры ПЭГ с другой более крупной молекулой, например, терапевтическим белком , который затем называется ПЭГилированным белком. ПЭГилированный интерферон альфа-2а или альфа-2b обычно используется для инъекционного лечения инфекции гепатита С.

ПЭГ растворим в воде , метаноле , этаноле , ацетонитриле , бензоле и дихлорметане и нерастворим в диэтиловом эфире и гексане . Он соединяется с гидрофобными молекулами для получения неионогенных поверхностно-активных веществ . [43]

Полиэтиленоксид (ПЭО, M w 4 кДа ) нанометрические кристаллиты (4 нм) 

ПЭГ и родственные полимеры (фосфолипидные конструкции ПЭГ) часто подвергаются ультразвуковой обработке при использовании в биомедицинских целях. Однако, как сообщили Мурали и др., ПЭГ очень чувствителен к сонолитической деградации, а продукты деградации ПЭГ могут быть токсичными для клеток млекопитающих. Таким образом, крайне важно оценить потенциальную деградацию ПЭГ, чтобы гарантировать, что конечный материал не содержит недокументированных примесей, которые могут внести артефакты в результаты экспериментов. [44]

ПЭГ и метоксиполиэтиленгликоли производятся компанией Dow Chemical под торговым названием Carbowax для промышленного использования и Carbowax Sentry для пищевого и фармацевтического использования. По консистенции они различаются от жидких до твердых, в зависимости от молекулярной массы, на что указывает число после названия. Они используются в коммерческих целях во многих сферах, включая продукты питания, косметику , фармацевтику, биомедицину , в качестве диспергирующих агентов, растворителей, мазей , основ суппозиториев , вспомогательных веществ для таблеток и слабительных средств . К специфическим группам относятся лауромакроголы , ноноксинолы , октоксинолы и полоксамеры .

Производство

Полиэтиленгликоль 400 фармацевтического качества.
Полиэтиленгликоль 4000 фармацевтического качества.

Впервые о производстве полиэтиленгликоля было сообщено в 1859 году. И А. В. Лоуренсо, и Шарль Адольф Вюрц независимо друг от друга выделили продукты, которые представляли собой полиэтиленгликоли. [45] Полиэтиленгликоль получают путем взаимодействия оксида этилена с водой, этиленгликолем или олигомерами этиленгликоля. [46] Реакция катализируется кислотными или основными катализаторами. Этиленгликоль и его олигомеры являются предпочтительными в качестве исходного материала вместо воды, поскольку 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 предпочтителен, поскольку позволяет получать ПЭГ с низкой полидисперсностью . Полимеризация оксида этилена является экзотермическим процессом. Перегрев или загрязнение оксида этилена катализаторами, такими как щелочи или оксиды металлов, может привести к неконтролируемой полимеризации, которая может закончиться взрывом через несколько часов.

Оксид полиэтилена, или высокомолекулярный полиэтиленгликоль, синтезируют методом суспензионной полимеризации . В ходе процесса поликонденсации необходимо удерживать растущую полимерную цепь в растворе . Реакцию катализируют элементоорганические соединения магния, алюминия или кальция. Для предотвращения коагуляции полимерных цепей из раствора применяют хелатирующие добавки, такие как диметилглиоксим .

Щелочные катализаторы, такие как гидроксид натрия (NaOH), гидроксид калия (KOH) или карбонат натрия (Na 2 CO 3 ), используются для получения низкомолекулярного полиэтиленгликоля. [47]

Безопасность

ПЭО имеют «очень низкую пероральную токсичность при однократном приеме», порядка 10 граммов на кг массы тела (перорально). [3] Из-за своей низкой токсичности ПЭО используется в различных пищевых продуктах. [48] ​​Полимер используется в качестве смазочного покрытия для различных поверхностей в водных и неводных средах. [49]

Прекурсором ПЭГ является оксид этилена , который опасен. [50] Этиленгликоль и его эфиры нефротоксичны при нанесении на поврежденную кожу. [51]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Каховец Дж., Фокс Р.Б., Хатада К. (2002). «Номенклатура регулярных одноцепочечных органических полимеров». Чистая и прикладная химия . 74 (10): 1921–1956. дои : 10.1351/pac200274101921 .
  2. ^ «Поли (этиленгликоль)» . Химический институт . 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 фармацевтический наполнитель». Pharmacy.basf.com . Проверено 27 апреля 2021 г.
  5. ^ abcdef Кин С. (2017). «Химическая надежда». Дистилляции . 2 (4): 5 . Проверено 22 марта 2018 г.
  6. ^ «Полиэтиленгликоль (ПЭГ 4000) | Лаксолит | Медицинские диалоги» . Медицинские диалоги. 19 января 2021 г. Проверено 19 января 2021 г.
  7. ^ Ма Ю, Цзи Ю, Чжун Т, Ван В, Ян Ц, Ли А и др. (декабрь 2017 г.). «Скрининг PDLSC-ECM на основе биопечати для восстановления дефекта альвеолярной кости in vivo с использованием клеточных, инъекционных и фотосшиваемых гидрогелей». ACS Биоматериалы, наука и инженерия . 3 (12): 3534–3545. doi : 10.1021/acsbimaterials.7b00601. ПМИД  33445388.
  8. ^ Серегин СС, Амальфитано А (2009). «Преодоление уже существующего иммунитета к аденовирусу с помощью генной инженерии векторов на основе аденовируса». Экспертное мнение о биологической терапии . 9 (12): 1521–1531. дои : 10.1517/14712590903307388. PMID  19780714. S2CID  21927486.
  9. ^ Кабанильяс Б., Акдис Калифорния, Новак Н. (июнь 2021 г.). «Аллергические реакции на первую вакцину против COVID-19: потенциальная роль полиэтиленгликоля?». Аллергия . 76 (6): 1617–1618. дои : 10.1111/все.14711 . PMID  33320974. S2CID  229284320.
  10. ^ Босток Н. (9 декабря 2020 г.). «Предупреждение MHRA после аллергических реакций у сотрудников Национальной службы здравоохранения, получивших вакцину от COVID-19» . ГП. Архивировано из оригинала 9 декабря 2020 года . Проверено 9 декабря 2020 г.
  11. ^ «Вакцина Pfizer-BioNTech против COVID-19: рекомендации Министерства здравоохранения Канады для людей с серьезной аллергией» . Здоровье Канады. 12 декабря 2020 г.
  12. Фуртула А, Джорданс Ф (21 декабря 2020 г.). «Регулирующий орган ЕС дает условное одобрение вакцине Pfizer-BioNTech против 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. ^ «Антифриз - это не стабилизатор зеленой древесины - циркулярная пила» . Блог Роклера . 2 мая 2006 г. Архивировано из оригинала 17 января 2022 г. . Проверено 30 ноября 2012 г.
  15. ^ Райфферт С (18 марта 2015 г.). «Реставраторы сохраняют слои краски Терракотовой армии». tum.de . Технический университет Мюнхена. Архивировано из оригинала 22 декабря 2015 года . Проверено 19 декабря 2015 г.
  16. ^ Лармер Б. (июнь 2012 г.). «Терракотовые воины в цвете». Национальная география . 221 (6): 74–87.
  17. ^ Рамиз С., Алоста Х., Палмер А.Ф. (май 2008 г.). «Биосовместимый и биоразлагаемый гемоглобин, инкапсулированный в полимерсому: потенциальный переносчик кислорода». Биоконъюгатная химия . 19 (5): 1025–32. дои : 10.1021/bc700465v. ПМИД  18442283.
  18. ^ «Факты: Полярная звезда Посейдон Трезубец» . Программы стратегических систем . ВМС США.
  19. ^ Мур Э.М., Ин Дж., Вест Дж.Л. (март 2017 г.). «Макрофаги влияют на формирование сосудов в 3D-биоактивных гидрогелях». Продвинутые биосистемы . 1 (3): 1600021. doi : 10.1002/adbi.201600021 . S2CID  102369711.
  20. ^ Ганджи М., Доктер М., Ле Грайс С.Ф., Аббонданциери EA (сентябрь 2016 г.). «ДНК-связывающие белки исследуют множество локальных конфигураций во время стыковки посредством быстрого повторного связывания». Исследования нуклеиновых кислот . 44 (17): 8376–8384. дои : 10.1093/nar/gkw666. ПМК 5041478 . ПМИД  27471033. 
  21. ^ Белец К., Ковальский А., Бубак Г., Витковска Нери Е., Холист Р. (январь 2022 г.). «Ионное комплексообразование объясняет порядок изменения константы равновесия биохимических реакций в буферах, заполненных неионогенными соединениями». Журнал физической химии . 13 (1): 112–117. doi : 10.1021/acs.jpclett.1c03596. ПМЦ 8762655 . ПМИД  34962392. 
  22. Бретон М.Ф., Дискала Ф., Бакри Л., Фостер Д., Пелта Дж., Ухалед А. (3 июля 2013 г.). «Исследование нейтрального и полиэлектролитного поведения поли(этиленгликоля) в растворах щелочных ионов с использованием регистрации одиночных нанопор». Журнал физической химии . 4 (13): 2202–2208. дои : 10.1021/jz400938q. ISSN  1948-7185.
  23. ^ Креппель Ф., Кочанек С. (январь 2008 г.). «Модификация векторов переноса генов аденовирусов синтетическими полимерами: научный обзор и техническое руководство». Молекулярная терапия . 16 (1): 16–29. дои : 10.1038/sj.mt.6300321 . ПМИД  17912234.
  24. ^ Росси JJ (апрель 2006 г.). «Терапия RNAi: SNALPing siRNA in vivo». Генная терапия . 13 (7): 583–584. дои : 10.1038/sj.gt.3302661 . PMID  17526070. S2CID  7232293.
  25. ^ Гейсберт Т.В., Ли AC, Роббинс М., Гейсберт Дж.Б., Хонко А.Н., Суд В. и др. (май 2010 г.). «Защита приматов, кроме человека, от смертельного заражения вирусом Эбола с помощью РНК-интерференции: исследование, подтверждающее концепцию». Ланцет . 375 (9729): 1896–1905. дои : 10.1016/S0140-6736(10)60357-1. ПМЦ 7138079 . ПМИД  20511019. (бесплатно при регистрации)
  26. ^ Харменинг Д.М. (2005). Современные методы хранения крови и переливания крови . Компания Ф.А. Дэвиса. ISBN 978-0-8036-1248-8.
  27. ^ Монтейро-Ривьер Н.А., Инман А.О., Джексон Х., Данн Б., Даймонд С. (май 2001 г.). «Эффективность стратегий местной обеззараживания фенолом в отношении тяжести острых химических ожогов фенолом и его всасывания через кожу: исследования in vitro и in vivo на коже свиней». Токсикология и промышленное здоровье . 17 (4): 95–104. дои : 10.1191/0748233701th095oa. PMID  12479505. S2CID  46229131.
  28. ^ Красильников О.В., Сабиров Р.З., Терновский В.И., Мерзляк П.Г., Муратходжаев Ю.Н. (сентябрь 1992 г.). «Простой метод определения радиуса пор ионных каналов в плоских липидных бислойных мембранах». ФЭМС Микробиология Иммунология . 5 (1–3): 93–100. дои : 10.1016/0378-1097(92)90079-4 . ПМИД  1384601.
  29. ^ Барсена-Урибарри I, Тейн М, Майер Э, Бонде М, Бергстрем С, Бенц Р (2013). «Использование неэлектролитов выявляет размер каналов и олигомерную конституцию порина P66 Borrelia burgdorferi». ПЛОС ОДИН . 8 (11): е78272. Бибкод : 2013PLoSO...878272B. дои : 10.1371/journal.pone.0078272 . ПМЦ 3819385 . ПМИД  24223145. 
  30. ^ Джонсон Т. (21 апреля 2004 г.). «Армейские ученые и инженеры разрабатывают жидкий бронежилет».
  31. ^ «Тату для контроля диабета» . Новости BBC. 1 сентября 2002 г.
  32. ^ Правительство США - Агентство по контролю за продуктами и лекарствами «Список статуса пищевых добавок». Управление по контролю за продуктами и лекарствами . Проверено 2 мая 2017 г.
  33. ^ "Кодекс Алиментариус". codexalimentarius.net . Архивировано из оригинала 7 января 2012 года.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  34. ^ «Текущие одобренные ЕС добавки и их номера E» . Правительство Великобритании – Агентство по пищевым стандартам . Проверено 21 октября 2010 г.
  35. ^ Спинарди Дж. (1994). От Полярной звезды до Трайдента: развитие технологии баллистических ракет флота США . Кембридж: Кембриджский университет. Нажимать. п. 159. ИСБН 978-0-521-41357-2.
  36. ^ Уэно К., Накамура С., Симотани Х., Отомо А., Кимура Н., Нодзима Т. и др. (ноябрь 2008 г.). «Сверхпроводимость, индуцированная электрическим полем в изоляторе». Природные материалы . 7 (11): 855–8. Бибкод : 2008NatMa...7..855U. дои : 10.1038/nmat2298. ПМИД  18849974.
  37. ^ Шнайдер, Сэмюэл Дж. (1991) Справочник по инженерным материалам: керамика и стекло , Vol. 4. АСМ Интернэшнл. ISBN 0-87170-282-7 . п. 49. 
  38. ^ Ян Кью, Лай СК (2015). «Иммунитет против ПЭГ: возникновение, характеристики и нерешенные вопросы». Междисциплинарные обзоры Wiley. Наномедицина и нанобиотехнологии . 7 (5): 655–77. дои : 10.1002/wnan.1339. ПМЦ 4515207 . ПМИД  25707913. 
  39. ^ аб Венанде Э., Гарви Л.Х. (июль 2016 г.). «Гиперчувствительность немедленного типа к полиэтиленгликолям: обзор». Клиническая и экспериментальная аллергия . 46 (7): 907–22. дои : 10.1111/cea.12760. PMID  27196817. S2CID  1247758.
  40. ^ Стоун Калифорния, Лю Ю., Реллинг М.В., Кранц М.С., Пратт А.Л., Абрео А. и др. (май 2019 г.). «Немедленная гиперчувствительность к полиэтиленгликолям и полисорбатам: более распространена, чем мы предполагали». Журнал аллергии и клинической иммунологии. На практике . 7 (5): 1533–1540.e8. дои : 10.1016/j.jaip.2018.12.003. ПМК 6706272 . ПМИД  30557713. 
  41. ^ Например, в онлайн-каталоге, заархивированном 29 декабря 2006 г. в Wayback Machine of Scientific Polymer Products, Inc., молекулярная масса поли(этиленгликоля) достигает примерно 20 000, тогда как молекулярная масса поли(этиленоксида) имеет шесть или семь цифр. .
  42. ^ ab French AC, Томпсон А.Л., Дэвис Б.Г. (2009). «Дискретные кристаллы ПЭГ-олигомера высокой чистоты позволяют понять структуру» (PDF) . Ангеванде Хеми . 48 (7): 1248–52. дои : 10.1002/anie.200804623. ПМИД  19142918.
  43. ^ Вингер М., Де Врис А.Х., Ван Гюнстерен В.Ф. (2009). «Зависимость конформационных свойств α,ω-диметоксиполиэтиленгликоля от силового поля». Молекулярная физика . 107 (13): 1313–1321. Бибкод : 2009MolPh.107.1313W. дои : 10.1080/00268970902794826. hdl : 10072/37876 . S2CID  97215923.
  44. ^ Мурали В.С., Ван Р., Микоряк К.А., Пантано П., Дрейпер Р. (сентябрь 2015 г.). «Быстрое обнаружение сонолиза полиэтиленгликоля при функционализации углеродных наноматериалов». Экспериментальная биология и медицина . 240 (9): 1147–51. дои : 10.1177/1535370214567615. ПМЦ 4527952 . ПМИД  25662826. 
  45. ^ Бэйли Ф.Е., Колеске СП (1990). Алкиленоксиды и их полимеры. Нью-Йорк: Деккер. стр. 27–28. ISBN 9780824783846. Проверено 17 июля 2017 г.
  46. ^ Полиэтиленгликоль, Chemindustry.ru.
  47. ^ «ПЭГ 4000, 6000, 8000, 12000 | Полиэтиленгликоль» . www.venus-goa.com . Проверено 19 января 2023 г.
  48. ^ Шефтель В.О. (2000). Косвенные пищевые добавки и полимеры: миграция и токсикология. КПР. стр. 1114–1116. Архивировано из оригинала 9 августа 2007 года . Проверено 22 августа 2007 г.
  49. ^ Налам ПК, Класом Дж.Н., Машаги А., Спенсер Н.Д. (2009). «Макротрибологические исследования поли(L-лизина)-графт-поли(этиленгликоля) в водных смесях глицерина» (PDF) . Письма по трибологии (представлена ​​рукопись). 37 (3): 541–552. дои : 10.1007/s11249-009-9549-9. hdl : 20.500.11850/17055 . S2CID  109928127.
  50. ^ Центр безопасности пищевых продуктов и прикладного питания. «Потенциальные загрязнители — 1,4-диоксан, побочный продукт производства». FDA.gov . Проверено 26 мая 2017 г.
  51. ^ Андерсен Ф.А. (1999). «Специальный отчет: Токсичность этиленгликоля и его эфиров для репродуктивной системы и развития». Международный журнал токсикологии . 18 (3): 53–67. дои : 10.1177/109158189901800208. S2CID  86231595.

Внешние ссылки