Przewodnik wyboru glikolu polietylenowego (PEG)

Czytaj więcej o

• Co to jest glikol polietylenowy
• Featured Peg Products
• How is Polyethylene Glycol Used?
• Znajdź odpowiedni PEG dla swojego zastosowania badawczego
• Referencje

Struktura poli(glikolu etylenowego) (PEG)

Co to jest glikol polietylenowy?

Poli(glikol etylenowy) (PEG) to syntetyczny, hydrofilowy, biokompatybilny polimer o szerokim zastosowaniu w biomedycynie i innych aplikacjach. PEG są syntetyzowane przy użyciu polimeryzacji tlenku etylenu z otwarciem pierścienia w celu uzyskania szerokiego zakresu mas cząsteczkowych i rozkładów masy cząsteczkowej (polidyspersyjność); jednakże, dyskretne PEG (dPEG^® odczynniki) są syntetyzowane z pojedynczą, określoną masą cząsteczkową. PEG mogą być syntetyzowane w geometrii liniowej, rozgałęzionej, w kształcie litery Y lub wieloramiennej. PEG mogą być aktywowane poprzez zastąpienie końcowej hydroksylowej grupy końcowej różnymi reaktywnymi funkcjonalnymi grupami końcowymi umożliwiającymi chemię sieciowania i koniugacji.

Jak wykorzystywany jest glikol polietylenowy?

PEG są nietoksyczne, zatwierdzone przez FDA, generalnie nieimmunogenne i są często wykorzystywane w wielu zastosowaniach biomedycznych, w tym w biokoniugacji,¹ dostarczanie leków,^2,3  funkcjonalizacja powierzchni,⁴ i inżynieria tkankowa.⁵  Biokoniugacja z PEG (znana również jako PEGylacja) to kowalencyjne sprzęganie celów leków, takich jak peptydy, białka lub oligonukleotydy z PEG w celu optymalizacji właściwości farmakokinetycznych.⁶  W dostarczaniu leków, PEG mogą być stosowane jako łączniki dla koniugatów przeciwciało-lek (ADC)⁷ lub jako powłoka powierzchniowa na nanocząstkach w celu poprawy ogólnoustrojowego dostarczania leków.⁶ PEG hydrożele  to napęczniałe wodą, trójwymiarowe sieci polimerowe odporne na adhezję białek i biodegradację.⁸ Hydrożele PEG są wytwarzane przez sieciowanie reaktywnych grup końcowych PEG i są powszechnie stosowane w inżynierii tkankowej i dostarczaniu leków.

Znajdź odpowiedni PEG do swojego zastosowania badawczego

Przy wyborze PEG do biokoniugacji, dostarczania leków i zastosowań badawczych w inżynierii tkankowej brane są pod uwagę cztery ogólne cechy:

Funkcjonalność Monofunkcyjne PEG zawierają pojedynczy chemicznie reaktywny koniec i są stosowane do PEGylacji, koniugacji powierzchni i powlekania nanocząstek. PEG zawierające dwa reaktywne końce, które mogą mieć ten sam (homobifunctional PEG) lub różne (heterobifunctional PEG.) są przydatne do koniugacji i sieciowania hydrożeli

Architektura polimeru Linear PEGs są powszechnie stosowane do PEGylacji, biokoniugacji i sieciowania Multi-arm PEGs  (4-,6-,8-arm) mogą być sieciowane w hydrożele i rusztowania do dostarczania leków lub inżynierii tkankowej PEG w kształcie litery Y są zwykle używane do PEGylacji, ponieważ rozgałęziona struktura może poprawić stabilność in vivo.

Reaktywność Koniugacja kowalencyjna: PEG z reaktywnymi grupami końcowymi, takimi jak ester N-hydroksysukcynoimidowy, tiol lub grupa karboksylowa, mogą być kowalencyjnie sprzężone z odpowiednimi grupami funkcyjnymi. Wybrana chemia koniugacji określa miejsce przyłączenia i liczbę PEG na cząsteczkę. Click chemistry wymaga PEG z azydkowymi lub alkinowymi grupami reaktywnymi. Chemia kliknięć jest szybką, selektywną i bioortogonalną metodą koniugacji lub tworzenia hydrożeli. Polimeryzacja i fotopolimeryzacja mogą być szybko osiągnięte przy użyciu PEG zakończonych akrylanem w łagodnych warunkach reaktywnych<

Masa cząsteczkowa Biokoniugacja: PEG o masie cząsteczkowej ≥5 kDa są zwykle stosowane do koniugacji z małymi cząsteczkami, siRNA i peptydami. PEG o niskiej masie cząsteczkowej (≤5 kDa) są często używane do PEGylacji białek. Koniugację powierzchniową i sieciowanie można zakończyć za pomocą PEG o masie 40 kDa Tworzenie hydrożelu: Masa cząsteczkowa PEG wpływa na wielkość oczek hydrożelu i właściwości mechaniczne. Zazwyczaj stosuje się PEG o masie cząsteczkowej ≥5 kDa.

Wspólne grupy funkcyjne i odpowiadające im grupy reaktywne są wymienione w poniższej tabeli.

⧧N-hydroksysukcynimid
⤒ chlorowodorek 1-etylo-3-[3-dimetyloaminopropylo]karbodiimidu)
⤓ dicykloheksylokarbodiimidu

Grupy funkcyjne	Grupy reaktywne<
Amina pierwszorzędowa (-NH2)	NHS⧧ Ester Aldehyd Bezwodnik Epoksyd	izocyjanian chlorek sulfonylu fluorobenzen Imidoester	Carbodiimide Acyl Azide Węglan Ester fluorofenylowy
Thiol (-SH)	Maleimide Disiarczek pirydylu	Haloacetyl Vinylsulfone	Iodoacetyl
karboksyl (-COOH)	Aminy
Karbonyl (-CHO)	Hydrazydy	Alkoxyaminy

Referencje

1. Hermanson GT. 2013. Bioconjugate Techniques,. Burlington, Elsevier Science.

2. Translating Polymer Science for Drug Delivery; PDDT. 2015. Translating Polymer Science for Drug Delivery; . Aldrich Materials Science: Milwaukee, WI,.

3. Parveen S, Sahoo SK. 2011. Long circulating chitosan/PEG blended PLGA nanoparticle for tumor drug delivery. European Journal of Pharmacology. 670(2-3):372-383. https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2011.09.023

4. Manson J, Kumar D, Meenan BJ, Dixon D. 2011. Erratum to: Polyethylene glycol functionalized gold nanoparticles: the influence of capping density on stability in various media. Gold Bull. 44(3):195-196. https://doi.org/10.1007/s13404-011-0023-8

5. Fairbanks BD, Schwartz MP, Bowman CN, Anseth KS. 2009. Photoinitiated polymerization of PEG-diacrylate with lithium phenyl-2,4,6-trimethylbenzoylphosphinate: polymerization rate and cytocompatibility. Biomaterials. 30(35):6702-6707. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2009.08.055

6. Suk JS, Xu Q, Kim N, Hanes J, Ensign LM. 2016. PEGylation as a strategy for improving nanoparticle-based drug and gene delivery. Advanced Drug Delivery Reviews. 9928-51. https://doi.org/10.1016/j.addr.2015.09.012

7. Jain N, Smith SW, Ghone S, Tomczuk B. 2015. Current ADC Linker Chemistry. Pharm Res. 32(11):3526-3540. https://doi.org/10.1007/s11095-015-1657-7

8. Hoffman AS. 2002. Adv. Drug Deliv. Rev.. 54(1), 3-12.