メトキシポリエチレングリコール (MPEG) は、メトキシル化 (Stake 粒子に集まるメトキシ (-OCH3) の拡大を含む合成サイクル) を経た一種のポリエチレン グリコール (Stake) です。 この変化によりポリマーの特性が変化し、未修飾のステークとは対照的に、天然溶媒への溶解性が高まり、タンパク質や有機組織との連携が起こりにくくなります。
ステークは、エチレンオキシドの再ハッシュ単位から作られた人工ポリマーです。 これらは、その生体適合性、水溶性、適応性により、医薬品、美容製品、食品、組立などのさまざまな企業で幅広く利用されています。
ステークのメトキシル化は、メタノールまたは塩化メチルを利用した合成反応によって達成できます。 その後の mPEG ポリマーは Stake のようなデザインですが、ポリマー鎖の末端ヒドロキシル (-Goodness) 閉鎖にメトキシ束が結合しています。 メトキシル化のレベル、またはステーク原子あたりのメトキシ バンチの量は、特定の結合技術および必要な特性に応じて変動する可能性があります。
mPEG の重要な用途の 1 つは、薬物輸送フレームワークです。 mPEG は、その生体適合性と免疫原性の低さから、薬物分子、ナノ粒子、その他の治療薬のコーティングまたは修飾剤として頻繁に利用されています。 計画を鎮静するための mPEG の拡張は、その強度、溶解性、および薬物動態特性に作用することができ、このようにして有用な適切性を改善し、有害な影響を軽減します。
薬物輸送にもかかわらず、mPEG はさまざまな用途での使用を追跡します。 たとえば、乳化重合プロセスでは界面活性剤として、コロイド骨格では安定剤として、現代のサイクルではオイルとして利用されています。 コーティング、接着剤、シーラントはすべて、材料の表面特性を変えるその能力の恩恵を受けます。
mPEG は広く使用されているにもかかわらず、時間の経過とともに体内に蓄積する可能性と環境への影響を考慮する必要があります。 研究者たちは、新しいポリマーの作成や既存の配合の変更を通じて、これらの懸念を軽減する方法を模索し続けています。
一般的に、メトキシポリエチレングリコールは、特に薬物輸送や材料科学など、さまざまな用途に使用できる柔軟なポリマーです。 その並外れた特性により、さまざまな企業のさまざまなアイテムの展示と有用性を向上させるための重要な手段となります。
メトキシポリエチレングリコールの化学構造は何ですか?
メトキシポリエチレングリコール(mPEG) は、ポリエチレン グリコール (PEG) から誘導されるポリマーで、PEG 鎖の一端の水素原子がメトキシ基で置き換えられています。 その化学構造は次のように表すことができます。
CH3-(O-CH2-CH2)nO-CH3
ここで、n はエチレングリコールの繰り返し数を表します。 両端のメトキシ基により、ジメチルエーテル末端PEGになります。
エチレングリコールの繰り返し単位は、水や多くの有機溶媒に可溶な、柔軟で親水性のポリマー主鎖を形成します。 繰り返しの数 (n) は 3 から数千の範囲であり、その結果、分子量が 200 から 40000 ダルトンを超える mPEG が得られます。
mPEG の主要な構造的特徴には次のものがあります。
- 疎水性メトキシ末端基と親水性PEG骨格を備えた線状ポリマー構造。
- 分子量はエチレングリコールの繰り返し数によって制御されます。 n 値が大きいほど、分子量も高くなります。
- 水性媒体と有機媒体の両方に可溶な両親媒性ポリマー。
- 反応性ヒドロキシル末端基が非反応性メトキシ基に変換されます。
- 未修飾PEGと比較して、温度とpHの安定性が向上しました。
- 複数の分子量オプションにより、特性をカスタマイズできます。
単純なメトキシ修飾により、高溶解度、低毒性、免疫原性の欠如という好ましい PEG 特性を維持しながら、mPEG がより安定になります。
メトキシポリエチレングリコールはどのように合成されるのですか?
メトキシポリエチレングリコールウィリアムソン エーテル合成と呼ばれるプロセスを通じて、ポリエチレン グリコール (PEG) から合成されます。 一般的な手順は次のとおりです。
1. PEG は、エチレンオキシドモノマーの重合により HO-(CH2-CH2-O)nH を形成して生成されます。
2. PEG は、不活性条件下でテトラヒドロフラン (THF) などの乾燥溶媒に溶解します。
3. ナトリウム金属を添加して、PEG ヒドロキシル基をアルコキシドイオンに脱プロトン化します。
4. ヨウ化メチルを加えることによりアルコキシド基がアルキル化され、反応性ヒドロキシルが非反応性メトキシ基に変換されます。
5. 反応混合物を沈殿および濾過によって精製し、メトキシル化PEG生成物を単離する。
6. さらなる精製には、収率を最大化するために追加の洗浄および乾燥ステップが含まれる場合があります。
7. 分子量は、出発PEG反応物のエチレングリコール単位の数によって制御されます。
代替合成経路には次のものがあります。
- PEGとヨウ化メチルの代わりにジアゾメタンとの反応。
- スルホン酸エステル基で PEG を活性化する多段階の金属触媒反応。
- リパーゼ触媒を使用したPEGヒドロキシルの酵素的修飾。
ウィリアムソン エーテル合成では、PEG ヒドロキシル基をメトキシに簡単かつ選択的に変換できます。 これにより安定性が向上し、PEG ポリマー上の反応部位が排除されます。
メトキシポリエチレングリコールの用途は何ですか?
メトキシポリエチレングリコール(mPEG) は、その独特の特性の組み合わせにより、製薬、生物医学、その他の業界にわたって多くの用途があります。 一部のアプリケーションには次のようなものがあります。
PEG化:mPEG は、医薬品タンパク質と酵素を修飾して、安定性と循環時間を改善するために使用されます。 mPEG コーティングが劣化を防ぎます。
薬物送達車両- mPEG を使用して、疎水性薬物をナノスケールのミセルまたは小胞に可溶化し、送達を向上させることができます。
医療機器- mPEG で表面をコーティングすることで、タンパク質の付着と細菌の増殖を最小限に抑えます。 これにより、インプラントとカテーテルの生体適合性が向上します。
化粧品: mPEG は、多くのローションやクリームにおいて保湿剤および可溶化剤として機能します。 滑らかで柔軟な特性を提供します。
防腐剤:mPEG は細菌、酵母、カビの増殖を阻害し、防腐成分として機能します。
潤滑剤：優れた濡れ性を実現メトキシポリエチレングリコール潤滑コーティングやゲルの添加剤として有用です。
化学合成:非反応性メトキシ基により、副生成物なしで選択的なPEG化反応が可能になります。
分子量とPEG含有率の両方を変更して、特定の用途に望ましい物理的特性を実現できます。 mPEG は、活性化合物の水溶性、生体適合性、および性能を改善するための多用途のプラットフォームを提供します。
参考文献:
Alconcel、SNS、Baas、AS、および Maynard, HD、2011 年。FDA 承認のポリ (エチレングリコール) - タンパク質複合体医薬品。 ポリマー化学、2(7)、pp.1442-1448。
Harris, JM および Chess, RB、2003 年。医薬品に対するペグ化の影響。 Nature レビュー、Drug Discovery、2(3)、pp.214-221。
Joralemon, MJ、O'Reilly, RK、Hawker, CJ および Wooley, KL、2005 年。シェルクリック架橋 (SCC) ナノ粒子: 合成と直交官能基化のための新しい方法論。 アメリカ化学会誌、127(48)、pp.16892-16899。
Mahou, R. および Wandrey, C.、2012。アルコキシポリエチレン グリコール。 ケミカルレビュー、112(4)、pp.2351-2390。
Veronese, FM および Pasut, G.、2005 年。PEG 化、薬物送達への成功したアプローチ。 Drug Discovery Today、10(21)、pp.1451-1458。