متوکسی پلی اتیلن گلیکول چیست؟

متوکسی پلی اتیلن گلیکول (MPEG) نوعی پلی اتیلن گلیکول (Stake) است که از طریق متوکسیلاسیون، یک چرخه مصنوعی شامل گسترش تجمع متوکسی (-OCH3) به ذره Stake گذر کرده است. این تغییر خواص پلیمر را اصلاح می‌کند و آن را در حلال‌های طبیعی قابل حل‌تر می‌کند و تمایل کمتری به همکاری با پروتئین‌ها و بافت‌های آلی در تضاد با Stake اصلاح نشده دارد.

استیک ها پلیمرهای مهندسی شده ای هستند که از واحدهای بازشوی اکسید اتیلن ساخته شده اند. آنها به دلیل زیست سازگاری، حلالیت آب و سازگاری به طور گسترده در شرکت های مختلف از جمله داروها، محصولات مراقبت از زیبایی، مواد غذایی و مونتاژ استفاده می شوند.

متوکسیلاسیون Stake را می توان از طریق پاسخ های مصنوعی با استفاده از متانول یا متیل کلرید انجام داد. پلیمر mPEG بعدی دارای طراحی شبیه به Stake است، اما با دسته‌های متوکسی متصل به انتهای هیدروکسیل (- Goodness) زنجیره‌های پلیمری. سطح متوکسیلاسیون، یا مقدار دسته‌های متوکسی در هر اتم سهام، می‌تواند بسته به تکنیک اتحاد خاص و ویژگی‌های مورد نظر در نوسان باشد.

یکی از کاربردهای ضروری mPEG در چارچوب های انتقال دارو است. mPEG به دلیل زیست سازگاری و ایمنی زایی کم، اغلب به عنوان یک پوشش یا اصلاح کننده برای مولکول های دارو، نانوذرات و سایر عوامل درمانی استفاده می شود. گسترش mPEG برای آرام‌سازی طرح‌ها می‌تواند بر روی قدرت، قابلیت حل‌پذیری و خواص فارماکوکینتیک آنها تأثیر بگذارد، به این ترتیب کفایت مفید آن‌ها را بهبود می‌بخشد و اثرات غیر دوستانه را کاهش می‌دهد.

با وجود انتقال دارو، mPEG استفاده را در کاربردهای مختلف ردیابی می کند. به عنوان مثال، به عنوان یک سورفکتانت در فرآیندهای پلیمریزاسیون امولسیونی، یک تثبیت کننده در چارچوب های کلوئیدی، و یک روغن در چرخه های مدرن استفاده می شود. پوشش‌ها، چسب‌ها و درزگیرها همگی از توانایی آن در تغییر خواص سطحی مواد بهره می‌برند.

پتانسیل mPEG برای تجمع در بدن در طول زمان و تاثیر آن بر محیط زیست، علیرغم استفاده گسترده از آن، باید در نظر گرفته شود. از طریق ایجاد پلیمرهای جدید یا اصلاحات در فرمولاسیون های موجود، محققان همچنان به دنبال راه هایی برای کاهش این نگرانی هستند.

به طور کلی، متوکسی پلی اتیلن گلیکول یک پلیمر انعطاف پذیر با کاربردهای مختلف، به ویژه در انتقال دارو و علم مواد است. ویژگی‌های خارق‌العاده آن، آن را به ابزاری مهم برای ارتقاء نمایشگاه و سودمندی اقلام مختلف در شرکت‌های مختلف تبدیل می‌کند.

ساختار شیمیایی متوکسی پلی اتیلن گلیکول چیست؟

متوکسی پلی اتیلن گلیکول(mPEG) یک پلیمر مشتق شده از پلی اتیلن گلیکول (PEG) است که در آن اتم های هیدروژن در یک انتهای زنجیره PEG با گروه های متوکسی جایگزین می شوند. ساختار شیمیایی آن را می توان به صورت زیر نشان داد:

CH3-(O-CH2-CH2) nO-CH3

جایی که n تعداد تکرارهای اتیلن گلیکول را نشان می دهد. گروه های متوکسی در هر دو انتها آن را به PEG پایان یافته با دی متیل اتر تبدیل می کنند.

واحدهای تکرارکننده اتیلن گلیکول یک ستون فقرات پلیمری آبدوست و انعطاف پذیر ایجاد می کنند که در آب و بسیاری از حلال های آلی محلول است. تعداد تکرارها (n) می تواند از 3 تا چند هزار متغیر باشد که منجر به mPEG با وزن مولکولی از 200 تا بیش از 40،000 دالتون می شود.

برخی از ویژگی های ساختاری کلیدی mPEG عبارتند از:

- ساختار پلیمری خطی با گروه های انتهایی متوکسی آبگریز و یک ستون فقرات PEG آبدوست.

- وزن مولکولی با تعداد تکرارهای اتیلن گلیکول کنترل می شود. مقدار n بالاتر برابر با وزن مولکولی بالاتر است.

- پلیمری آمفیفیلیک که هم در محیط های آبی و هم در محیط های آلی محلول است.

- گروه های انتهایی هیدروکسیل واکنشی به گروه های متوکسی غیر واکنشی تبدیل می شوند.

- بهبود دما و ثبات pH در برابر PEG اصلاح نشده.

- گزینه های وزن مولکولی متعدد اجازه می دهد تا خواص قابل سفارشی سازی.

اصلاح ساده متوکسی باعث می شود mPEG پایدارتر شود در حالی که خواص PEG مطلوب حلالیت بالا، سمیت کم و عدم ایمنی زایی را حفظ می کند.

متوکسی پلی اتیلن گلیکول چگونه سنتز می شود؟

متوکسی پلی اتیلن گلیکولاز پلی اتیلن گلیکول (PEG) از طریق فرآیندی به نام سنتز اتر ویلیامسون سنتز می شود. در اینجا مراحل کلی وجود دارد:

1. PEG از طریق پلیمریزاسیون مونومرهای اکسید اتیلن برای تشکیل HO-(CH{2}}CH2-O)nH تولید می‌شود.

2. PEG در یک حلال خشک مانند تتراهیدروفوران (THF) تحت شرایط بی اثر حل می شود.

3. فلز سدیم برای پروتونه زدایی گروه های هیدروکسیل PEG به یون های آلکوکسید اضافه می شود.

4. گروه های آلکوکسید با افزودن متیل یدید آلکیله می شوند و هیدروکسیل های فعال را به گروه های متوکسی غیر فعال تبدیل می کنند.

5. مخلوط واکنش از طریق رسوب و فیلتراسیون برای جداسازی محصول متوکسیله PEG خالص می شود.

6. تصفیه بیشتر ممکن است شامل مراحل شستشو و خشک کردن اضافی برای به حداکثر رساندن عملکرد باشد.

7. وزن مولکولی توسط تعداد واحدهای اتیلن گلیکول در واکنش دهنده PEG شروع می شود.

مسیرهای مصنوعی جایگزین عبارتند از:

- واکنش PEG با دیازومتان به جای متیل یدید.

- PEG فعال کننده واکنش کاتالیز شده فلز چند مرحله ای با گروه استر سولفونات.

- اصلاح آنزیمی هیدروکسیل های PEG با استفاده از کاتالیزور لیپاز.

سنتز اتر ویلیامسون امکان تبدیل ساده و انتخابی گروه های هیدروکسیل PEG به متوکسی را فراهم می کند. این باعث بهبود پایداری و حذف مکان‌های واکنش‌پذیر روی پلیمر PEG می‌شود.

کاربردهای متوکسی پلی اتیلن گلیکول چیست؟

متوکسی پلی اتیلن گلیکول(mPEG) به دلیل ترکیبی از خواص منحصر به فرد، کاربردهای زیادی در صنایع دارویی، زیست پزشکی و سایر صنایع دارد. برخی از برنامه های کاربردی عبارتند از:

PEGylationmPEG برای اصلاح پروتئین ها و آنزیم های دارویی به منظور بهبود پایداری و زمان گردش خون استفاده می شود. پوشش mPEG از تخریب جلوگیری می کند.

وسایل نقلیه دارورسانی- mPEG ها را می توان برای حل کردن داروهای آبگریز در میسل ها یا وزیکول های نانومقیاس برای بهبود تحویل استفاده کرد.

تجهیزات پزشکی- پوشش سطوح با mPEG چسبندگی پروتئین و رشد باکتری ها را به حداقل می رساند. این باعث بهبود زیست سازگاری ایمپلنت ها و کاتترها می شود.

لوازم آرایشی: mPEG به عنوان یک عامل حفظ رطوبت و حل کننده در بسیاری از لوسیون ها و کرم ها عمل می کند. خواص صاف و انعطاف پذیری را فراهم می کند.

مواد نگهدارندهmPEG ها می توانند از رشد باکتری ها، مخمرها و کپک ها جلوگیری کنند تا به عنوان مواد نگهدارنده عمل کنند.

روان کننده ها: رفتار خیس کنندگی عالی ایجاد می کندمتوکسی پلی اتیلن گلیکولبه عنوان روکش های روان کننده یا مواد افزودنی در ژل ها مفید است.

سنتز شیمیایی:گروه های متوکسی غیر فعال امکان واکنش های انتخابی PEGylation را بدون محصولات جانبی می دهند.

هم وزن مولکولی و هم درصد محتوای PEG را می توان برای دستیابی به خواص فیزیکی مطلوب برای یک کاربرد معین تغییر داد. mPEG یک پلت فرم همه کاره برای بهبود حلالیت در آب، زیست سازگاری و عملکرد ترکیبات فعال ارائه می دهد.

منابع:

Alconcel، SNS، Baas، AS و Maynard، HD، 2011. داروهای مزدوج پروتئین-پلی (اتیلن گلیکول) مورد تایید FDA. شیمی پلیمر، 2(7)، ص1442-1448.

هریس، جی ام و شطرنج، RB، 2003. اثر پگیلاسیون بر داروها. بررسی های طبیعت کشف دارو، 2(3)، ص214-221.

Joralemon, MJ, O'Reilly, RK, Hawker, CJ and Wooley, KL, 2005. نانوذرات با پیوند متقاطع پوسته (SCC): روشی جدید برای سنتز و عاملدارسازی متعامد. Journal of the American Chemical Society, 127(48), pp.{4}}.

Mahou, R. and Wandrey, C., 2012. Alkoxypolyethylene glycols. بررسی های شیمیایی، 112(4)، ص2351-2390.

Veronese، FM و Pasut، G.، 2005. PEGylation، رویکرد موفق به دارورسانی. کشف دارو امروز، 10(21)، ص1451-1458.