聚乙二醇（PEG）選型指南

聚乙二醇（PEG）選型指南

 

什麽是聚乙二醇？

聚乙二醇（PEG）是一種合成的、親水的、具有生物相容性的聚合物，被廣泛用于生物醫學及其他各大領域。PEG是通過環氧乙烷開環聚合得到的，具有分子量範圍廣、分布寬的特性，通過特定的dPEG®試劑則能夠獲得具有單一特定分子量的聚合物。PEG 可經人工設計，被合成爲線型、支化型、Y型或多臂等不同的幾何形狀，通過用多種反應性官能端基取代末端羟基端基來激活，從而實現交聯和共轭化學。

圖1： 聚乙二醇（PEG）結構式

 

如何使用聚乙二醇（PEG）？

PEG 是一種無毒、經 FDA 批準、非免疫原性的高分子聚合物，被廣泛應用于生物醫學領域，包括生物偶聯1、藥物遞送2,3、表面功能化4和組織工程5等。PEG 的生物偶聯（也稱爲 PEG 化）是指藥物靶标（例如：肽、蛋白質或寡核苷酸）與 PEG 的共價偶聯，用于優化藥代動力學特性6。而在藥物遞送中，PEG則可用作抗體-藥物偶聯物（ADC）的連接載體7或作爲納米顆粒的表面修飾物以改善全身給藥作用機制6。PEG水凝膠是一種在水中能溶脹的三維聚合物網絡，可防止蛋白質粘附，抵禦生物降解8，往往通過交聯反應性的PEG端基合成，通常被用于組織工程和藥物遞送中。

 

爲你的應用研究尋找合适的PEG

在選擇用于生物偶聯、藥物遞送和組織工程研究的PEG時，需要考慮以下四個方面:

功能性

1,單功能的PEG包含單個化學反應末端，可用作PEG化、表面接枝和納米顆粒塗層。

2,含有兩個反應端的聚乙二醇，可具有相同的(同雙官能團聚乙二醇)或不同的(異雙官能團聚乙二醇)反應基團，在水凝膠的共轭和交聯中起到了很大的作用。

 

聚合物幾何結構

1,線型PEG常用于聚乙二醇化、生物偶聯和交聯。

2,多臂PEG（4-、6-、8-臂等）可以交聯制備水凝膠或支架，用于藥物遞送或組織工程。

3,Y型PEG通常用于聚乙二醇化，因其分支結構可提高聚合物在體内的穩定性。

 

反應性

1,共價反應：具有活性端基的聚乙二醇，如n-羟基琥珀酰亞胺酯、硫醇或羧基，可以通過共價反應連接到相應的官能團上。不同官能團之間反應的選擇性決定了每個PEG分子的連接方式和聚合度。

2,點擊化學反應：需要具有疊氮化物或炔烴反應基團的聚乙二醇，是一種用于偶聯或水凝膠形成的快速、具有選擇性和生物正交的方法。

3,在溫和的反應條件下，使用丙烯酸酯封端的聚乙二醇可以實現快速聚合和光引發聚合。

 

分子量

1,生物偶聯：分子量≥5 kDa的PEG通常用于小分子、siRNA和多肽的偶聯，而低分子量PEG（≤5 kDa）則常用于蛋白質的聚乙二醇化。

2,分子量<40 kDa的PEG可以被用來實現表面共轭和交聯。

3,水凝膠的形成：PEG的分子量會影響水凝膠的空隙大小和力學性能，而制備水凝膠通常會使用分子量≥5 kDa的PEG。

 

下表列出了常見的官能團及其對應的可反應基團：

官能團	可反應基團
氨基     （-NH2）	NHS（N-羟基琥珀酰亞胺）	異氰酸酯	碳二亞胺
	醛基	磺酰基	酰基疊氮化物
	酐	氯	碳酸鹽
	環氧基	氟苯	氟苯基
		亞胺酯	酯
巯基     （-SH）	馬來酰亞胺	鹵代乙酰基	碘乙酰
	二硫化吡啶	乙烯基砜
羧基     （-COOH）	胺類
醛基     （-CHO）	酰肼	烷氧基胺

 

參考文獻

 

 

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,.

 

 

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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. http://dx.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. http://dx.doi.org/10.1007/s11095-015-1657-7

 

 

 

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聚乙二醇（PEG）

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