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关于mPEG研究的介绍 [复制链接]

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发表于 2007-01-09 09:49 |只看楼主

海格里斯科技(北京)有限公司生物材料研究部关于PEG研究的介绍
（未经本公司同意，不得翻印）

1. PEG研究的历史和现状
    聚乙二醇（PEG）是一种主链由两个亚甲基和一个氧原子重复构成的一种人工合成高分子材料，它既可溶于水，又可溶于一些有机溶剂，是美国食品与药物管理局（FDA）唯一认可的可用于食品和药物的人工合成高分子材料。通过化学反应，它可以连接到其他一些分子或表面上去，形成与生物相容的保护膜。这层保护膜可以降低生物体系（比如人体）对材料的排异性，大大降低蛋白质、细胞和病菌在材料表面的吸附，还能降低被肾脏清除的速率（因为它的体积较大）。PEG是无毒的，它可在体内和体外使用。如果PEG和其它一些聚合物（如萄聚糖）配合使用，可以形成含水的两相体系。PEG不溶于乙醚和烷烃类化合物。两端具有功能基团的聚乙二醇，由于其水溶性，无毒害，链的高度柔韧性和明确的化学组成，使之在交联或受限体系中得到了广泛的应用。
    从PEG用作药物载体的历史看，人们大致可以把它分为两个阶段。第一阶段，即所谓第一代PEG化学，这个阶段的特点就是所用的单甲氧基醚PEG(mPEG)分子量比较低，一般不超过10,000, 已经做过的许多蛋白质药物PEG化的工作都是通过第一代mPEG进行的。而在试图合成分子量较高的mPEG过程中，其副产物，带双羟端基的PEG即双醇的含量较高，一般在5~10%之间，这是由于聚合反应过程中所含的水份引起的。这种双醇副产物，会引起蛋白质的交联和聚集。另外，低分子量的mPEG能够比较方便地进入蛋白质表面一般很难进入的区域，因此，其和蛋白进行偶合的选择性比较低，也会有副反应的产生。例如，第一代mPEG的衍生物有mPEG-琥珀酰亚胺琥珀酸酯（SS），mPEG-琥珀酰亚胺碳酸酯(SC)和mPEG-三氟乙基磺酸酯(tresylate)。当mPEG-SS和蛋白质的赖氨酸偶合时，生成的是稳定酰胺键，但mPEG和SS连接的酯键很容易水解，生成带有免疫原性半抗原的PEG。同样，低分子量的mPEG-SC在偶合过程中会发生Lossen重排，导致活性基团的丧失，它也可以和蛋白中组氨酸的咪唑环反应，生成水解不稳定的氨基甲酸酯键。而带三氟乙基磺酸酯的低分子量的mPEG会对降解了的磺酰胺产生的氟进行亲核进攻。
    针对第一代PEG化学存在的问题，人们设法合成了流体力学体积较大的分叉型PEG，其分子量也有了较大的提高，这就是第二代PEG化学。一个典型的例子就是PEG2-NHS。这个化合物是通过mPEG和赖氨酸偶合得到的。其分子量可以从几千到几万。它可以通过离子交换色谱纯化，得到纯的含羧基的偶合产物，然后再进一步活化成琥珀酰亚胺活性酯。由于该化合物具有分子量较大的两条臂，有较大的空间位阻，所以它只能和蛋白表面的基团反应，而不能渗透到里面，因此，大大改善了选择性。另外，它和赖氨酸反应生成的是酰胺键，有较高的稳定性。同样，mPEG2-MAL(马来酰亚胺端基)对蛋白上的巯基有很好的选择性；mPEG2-ALD(醛基端基)在理想的偶合条件下，对胺端基有很好的选择性。

二. 第二代PEG药物的一个成功例子
    多少年来，干扰素-alfa曾经是治疗丙型肝炎的首选药物。但是这种药物的效率不高，只有不到百分之几的病人在停止给药后，其体内的病毒不再存在。主要的问题是干扰素-alfa在体内的血液循环半衰期比较短，只有几小时。这样，当干扰素-alfa在体内消耗完了时，肝炎病毒并未完全杀灭。因此，一星期注射三次干扰素-alfa是治疗丙型肝炎的标准方案。美国罗氏公司用第一代PEG制得的干扰素-alfa-2a，(品名：Roferon)用的是分子量5,000的mPEG。该产品没有通过临床试验，因为分子量5,000的mPEG和蛋白偶合后，并没有明显改善原先蛋白的血液循环半衰期。罗氏公司然后用了mPEG2-NHS, 其分子量为40,000，由两臂组成，每臂分子量为20,000。当把这种PEG和干扰素-alfa-2a偶合(品名：PEGASYS)，产物的性能得到了很大的改善。其半衰期从原先的9小时，提高到77小时，注射一次后，在一星期内，干扰素-alfa-2a在血液中的浓度是恒定的。
    在使用PEGASYS进行第二期临床试验的155个病人，每人一星期皮下肌肉注射一次，62%的人在48周后血液中已没有了肝炎病毒， 36%的人在以后的24周内，血液中的病毒在不断的降低。比较一星期注射三次干扰素-alfa-2a的病人，在同样的条件下，只有3%的病人其血液中的病毒呈现不断下降的趋势。
    
三. PEG化药物的优点
   用活化了的各种高分子量的PEG和药物联接后，对药物会产生以下显著的变化：
 改善了药物的溶解性和稳定性；
 降低或消除了药物的免疫原性；
 降低了药物在体内代谢的速度；
 由于药物体积的增大，通过肾小球的滤出速度减慢了；
 体内某些碳水化合物和多肽化合物接受药物而后清除药物的机制，由于PEG对药物的覆盖，而钝化了；
 由于PEG化的药物大大提高的其在体内的循环时间，因此，给药的间隔时间延长了；
 改善了药物在体内的分布，降低了药物的毒副作用。

四. PEG材料的一些潜在用途
根据PEG的这些优异的化学特性，人们已经和正在开发有关PEG材料的一些新的用途。
 用PEG修饰表面
PEG可以和材料表面的极性基团偶合，形成生物相容性的保护膜。当把这些材料用于体内时，可以降低血栓的发生。例如PEG作为涂层的人造动脉和血液传输装置已经用于临床。在生物化学中毛细管电泳已成为一种新兴的重要分析手段，涂在毛细管外的PEG保护层，可以阻止蛋白质的吸附，并且能很好的控制电子渗透。
 PEG修饰脂质体
实验证明，脂质体在药物的缓释、控释、靶向施药等方面的有很好的应用，但是存在的问题是一些脂质体，特别是分子量比较大的脂质体，容易受到酶的进攻，并被迅速排出体外。近期的研究表明如将PEG接入脂质体的外端，则可以大大增加其在血浆中的寿命，从而解决了阻碍这种很有前景的药物输送技术应用的关键性问题。
 用于分子与分子或分子与表面的连接
PEG的亲水性和良好的生物相容性以及其温和、明确的化学反应特性，使得它们成为分子与分子或者分子和表面之间理想的偶合或连接剂。这种技术对下一代药物和生物材料是至关重要的。研究表明，用PEG作偶联剂，使一种分子连接到另一种分子或者表面上，可以得到高活性的材料。
 用于生物净化
基因工程的革命带来了制备各种各样具有生理活性蛋白质的技术，然而，这些技术中亟待解决的问题是蛋白质分离技术的改进。有关这一问题，近期令人感兴趣的解决方案是把蛋白质在含水两相体系中分离（类似于油、水体系）。这种含水两相体系是由PEG、另一些聚合物以及盐溶于水后混合制得的溶液组成的。在这种方法中，我们要制备PEG化配体（相当于PEG化抗体），PEG化配体可以和蛋白质连接，并且将蛋白质带到富含PEG的相中。
 用于生物大分子的合成
PEG可作为可溶性的载体使用。三种生物低聚体（多肽、低聚核苷酸和低聚多糖）都可以在PEG载体上制备。产物每经一次分离，就沉淀出聚乙二醇-低聚物。它们可用于进一步反应或将PEG与低聚体断开得到产物。这种方法的优点是产物很少出错，反应比较快，产物的量大。另一种方法是将PEG连接在固体聚苯乙烯颗粒上，而后低聚体在聚乙二醇上增长。显然，这种新方法在固相合成和液相合成中都有优势。
 改善溶解性
PEG在水和很多有机溶剂中都是可溶的。利用PEG的这种特性，将其他不溶分子连接到PEG上，就可以改善其溶解性能。在生物技术上一个比较有趣的例子是通过PEG，可以将酶溶解到氯代烃类等有机溶剂中。此外，水中不溶解的物质接到PEG上后可能会成为水溶性的。例如：染料、香料、酶的基质、辅酶、药剂等。
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五. 海格里斯PEG产品
5.1  mPEG (单甲氧基醚PEG)
CH3O-(CH2CH2O)n-CH2CH2OH
本公司提供二醇含量很低的mPEG, 其含量<5%，分子量分布在1.04~1.1之间。
价格表
名称：                       数量                                 价格 (元) 
单甲基醚PEG(mPEG)
分子量：1,000 -------------------    1 kg                                  询价             
单甲基醚PEG(mPEG)
分子量：2,000 -------------------    1 kg                                  询价
单甲基醚PEG(mPEG)
分子量：5,000 -------------------    1 kg                                  询价
单甲基醚PEG(mPEG)
分子量：10,000 -------------------   1 kg                                  询价
单甲基醚PEG(mPEG)
分子量：20,000 -------------------   1 kg                                  询价
单甲基醚PEG(mPEG)
分子量：50,000 -------------------   1 kg                                  询价

5.2  mPEG-NH2(mPEG-胺基)
CH3O-(CH2CH2O)n-CH2CH2NH2
带有伯胺端基的mPEG是一种非常有用的功能化高分子。在mPEG上的胺端基，对于酰化试剂的活性比羟基高，因此，它们很容易进行还原氨基化反应。应用胺基的反应活性，我们可以很方便的通过生成稳定的化学键(如酰胺键，氨基甲酸酯键，脲键和仲胺键), 把另一些分子和其连接。此化合物的纯度近似于90%。它们可用于：
 制备带有生物活性化合物的配体；
 多肽合成时的载体；
 制备高分子接枝物和PEG涂层；
 制备PEG糖蛋白配体；

价格表
名称：                       数量                                 价格 (元) 
单甲基醚PEG-NH2
分子量：5,000 -------------------    1 g                                  询价             
                                     5 g                                  询价
单甲基醚PEG-NH2
分子量：10,000 -------------------   1 g                                   询价
                                      5 g                                  询价

5.3 mPEG-SS (mPEG-琥珀酰亚胺琥珀酸酯)

 
mPEG-SS是较早使用带活性基团的PEG，它的反应活性较高，但是由于和PEG主链连接的是酯键，因此，在强碱或强酸条件下，酯键易断裂水解，使活性基团的含量下降。该产品的含量>95%
价格表
名称：                       数量                                 价格 (元) 
单甲基醚PEG-SS
分子量：5,000 -------------------    1 g                                  询价
                                     5 g                                  询价 
单甲基醚PEG-SS
分子量：10,000 -------------------   1 g                                  询价
                                     5 g                                  询价
单甲基醚PEG-SS
分子量：20,000 -------------------   1 g                                  询价
                                     5 g                                  询价
单甲基醚PEG-SS
分子量：40,000 -------------------   1 g                                  询价
                                     5 g                                  询价

5.4  mPEG-SC(mPEG-琥珀酰亚胺碳酸酯)
 
mPEG-SC是目前最常用的带活性基团的PEG衍生物，它和蛋白偶合生成的氨基甲酸酯键比酯键要稳定，现广泛用于与药物的偶联反应中。其纯度>95%.
价格表
名称：                       数量                                价格 (元) 
单甲基醚PEG-SC
分子量：5,000 -------------------    1 g                                 询价
                                      5 g                                询价 
单甲基醚PEG-SC
分子量：10,000 -------------------   1 g                                 询价
                                     5 g                                 询价
单甲基醚PEG-SC
分子量：20,000 -------------------   1 g                                  询价
                                     5 g                                  询价
单甲基醚PEG-SC
分子量：40,000 -------------------   1 g                                  询价
                                     5 g                                  询价

5.5 mPEG2-NHS(mPEG2-N-羟基琥珀酰亚胺酯)
 
通过把mPEG偶联到赖氨酸上得到含有羧基的双臂mPEG2-COOH, 然后再与NHS活化后得到双臂mPEG琥珀酰亚胺酯（mPEG2-NHS）。mPEG2-NHS具有许多优点，其产物的支化结构会产生较大的分子体积，这样它们就不大可能渗透到蛋白质空间位阻大的区域。在和蛋白偶联后，不需要太多的偶联点便可使偶联产物保留PEG所具有的特点。mPEG2试剂尽管其水解速率及与小分子的反应速率比大多数NHS活性酯快，但与蛋白质的反应速率却要慢一些。这是由于其较大的空间位阻的缘故，因此适当延长和蛋白质的反应时间是必要的。该产品的纯度>95%。
价格表
名称：                       数量                               价格 (元) 
mPEG2-NHS酯
分子量：5,000 -------------------    1 g                                询价
                                     5 g                                询价 
mPEG2-NHS酯
分子量：10,000 -------------------   1 g                                询价
                                     5 g                                询价
mPEG2-NHS酯
分子量：20,000 -------------------   1 g                                询价
                                     5 g                                询价
mPEG2-NHS酯
分子量：40,000 -------------------   1 g                                询价
                                     5 g                                询价
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5.6 mPEG-SPA(mPEG-琥珀酰亚胺丙酸酸酯)
 
PEG羧酸的NHS活性酯是最常用来与蛋白质偶合的PEG衍生物。它能与蛋白质上的赖氨酸的胺端基反应生成稳定的酰胺键。mPEG-SPA主链中不含有酯键，因此稳定性较高，其在PH等于8的水溶液中的半衰期为16.5分钟，大大高于mPEG-SS的9.6分钟。mPEG-SPA的纯度约为95％。
价格表
名称：                       数量                                价格 (元) 
mPEG-SPA
分子量：5,000 -------------------    1 g                                 询价             
                                     5 g                                 询价
mPEG-SPA
分子量：10,000 -------------------   1 g                                 询价
                                     5 g                                 询价
mPEG-SPA
分子量：20,000 -------------------   1 g                                 询价
                                     5 g                                 询价

5.7 mPEG-SBA(mPEG-琥珀酰亚胺丁酸酯)
 
mPEG-琥珀酰亚胺丁酸酯具有和mPEG-琥珀酰亚胺丙酸酯类似的结构，只是多了一个亚甲基。因此，它在PH为8的水溶液中的半衰期比mPEG-琥珀酰亚胺丙酸酯长，为23.3分钟。但它的反应活性不如丙酸酯。其纯度>95%。
价格表
名称：                       数量                               价格 (元) 
mPEG-SBA
分子量：5,000 -------------------    1 g                                 询价             
                                     5 g                                 询价
mPEG-SBA
分子量：10,000 -------------------   1 g                                 询价
                                     5 g                                 询价
mPEG-SBA
分子量：20,000 -------------------   1 g                                 询价
                                     5 g                                 询价

5.8  mPEG-ALD (mPEG-丙醛)
 

在硼氢化钠存在下，带醛基的PEG会和伯胺发生还原氨化反应。醛基和其它的亲电活性基团不同，它只和胺基反应。虽然醛基的反应活性比NHS活性酯低，但是它具有反应条件温和(pH 6-9.5，6~24小时)，易于使PEG和蛋白质或其它材料的表面连接。因此，在较低的pH下，mPEG-ALD会对蛋白质的N端进行选择性反应。其连接的稳定性（通过还原反应形成仲胺）对于制备固定化酶是极其重要的。用这种方式改性的蛋白质，可以保留氨基和蛋白在溶剂中的带电性，这对于保持蛋白质的构造和活性是非常重要的。通过氨基酸分析方法对蛋白质水解物中的赖氨酸进行定量分析，可以很方便地对这些偶合产物进行表征。mPEG-ALD是蛋白质N端PEG化的通用试剂。其纯度大约为80%。
价格表
名称：                       数量                                 价格 (元) 
mPEG-ALD
分子量：5,000 -------------------    1 g                                  询价             
                                     5 g                                  询价
mPEG-ALD
分子量：10,000 -------------------   1 g                                  询价
                                     5 g                                  询价
mPEG-ALD
分子量：20,000 -------------------   1 g                                   询价
                                     5 g                                   询价

5.9 MPEG2-乙醛(mPEG2-ALD)
 
mPEG2-ALD也是一种有用的化合物。在对胺基有高度选择性的反应中，使用本产品来替代mPEG2-NHS是适当的。
价格表
名称：                       数量                                价格 (元) 
mPEG2-ALD
分子量：5,000 -------------------    1 g                                 询价             
                                     5 g                                 询价
mPEG2-ALD
分子量：10,000 -------------------   1 g                                 询价
                                     5 g                                 询价
mPEG2-ALD
分子量：20,000 -------------------   1 g                                  询价
                                     5 g                                  询价

5.10 mPWG-MAL(mPEG-马来酰亚胺)
 

马来酰亚胺和巯基的偶合是蛋白和多肽偶联中的一个非常有用的反应。这个反应很特别，即使在其它功能基存在下，它也可以在温和的条件下进行。作为有活性端基的聚合物，mPEG-MAL已被用来合成具有确定结构和生物活性的PEG-蛋白质偶合物。mPEG-MAL也常用作聚合物试剂来选择性诱捕含巯基的多肽。产物的纯度约为80%。
价格表
名称：                       数量                              价格 (元) 
mPEG-MAL
分子量：5,000 -------------------    1 g                               询价             
                                     5 g                               询价
mPEG-MAL
分子量：10,000 -------------------   1 g                               询价
                                     5 g                               询价
mPEG-MAL
分子量：20,000 -------------------   1 g                                询价
                                     5 g                               询价
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发表于 2007-01-09 09:50 |只看楼主

六. 海格里斯产品的纯度
    带各种功能基团的PEG纯度，一直是用户关心的问题。由于在反应过程中，产物和副产物在分子大小，溶解度以及其他物理化学性能方面并没有太大的差别，因此副产物的除去及含量的测定是困难的，这也是高分子化学中的一个具有挑战性的难题。我们产品的纯化是通过沉淀，重结晶和色谱柱分离进行的。
    我们产品的纯度是通过核磁共振(NMR),凝胶渗透色谱(GPC),高效液相色谱(HPLC)，薄层色谱(TLC)，红外光谱(IR)，紫外光谱(UV)，化学滴定和离子交换色谱进行的。我们供应的绝大部分产品的纯度都高于95%，其主要的杂质是未修饰的PEG。至于小分子杂质，其含量是可以忽略的，因为用上述仪器，实际上是检测不到它们的存在。

七. 蛋白质PEG化的条件
    PEG和蛋白质偶合的反应条件取决于所用的蛋白质、所要求的PEG化程度和所使用的PEG衍生物。选择何种PEG衍生物和所用的蛋白偶合，需要综合考虑如下的因素：1.所要求的结合点；2. PEG衍生物的水解稳定性和反应活性；3.和蛋白连接的稳定性；4.对产物能够进行适当的分析。
 和蛋白上赖氨酸联接的PEG衍生物
和蛋白上赖氨酸联接的最常用的PEG衍生物是N-羟基琥珀酰亚胺活性酯，比如PEG琥珀酰亚胺的琥珀酸酯（mPEG-SS）和琥珀酰亚胺的丙酸酯（mPEG-SPA）。这些典型的PEG衍生物在室温，pH 8～9.5条件下，三十分钟内就可以和蛋白反应完毕。在反应中，PEG（MW 5000）衍生物和蛋白质一般是等量混合的，不过对某几种蛋白质来说则需要十倍量的PEG。如果蛋白质氨基酸的组成是已知的，一般来说PEG（MW 5000）和蛋白质氨基的摩尔比为1~5比1就可以了。提高pH可以提高反应速度，降低pH则会降低反应速度。那些反应活性较高的PEG衍生物，能在生理pH下和蛋白偶合；而那些活性较低的PEG衍生物则需要高的pH。如果蛋白质不稳定，则需要在低温下反应，这时需要比较长的反应时间。通过改变PEG衍生物和蛋白质的摩尔比或者反应的pH值，我们就能够找到各种蛋白和PEG衍生物偶合的理想反应条件。
应该强调的是一般来说，不同的蛋白，其和PEG衍生物的偶合条件是不同的。对不同的蛋白，选择合适的PEG衍生物是偶合成功的关键。
 和巯基进行选择性反应的PEG衍生物
我们公司正在研究的mPEG-MAL, 即带马来酰亚胺端基的PEG可以和蛋白质的巯基进行选择性反应。典型的反应条件是：pH 7-8，mPEG-MAL稍过量，反应时间0.5-2小时，室温。

八. 产品的储存
    PEG的衍生物，如琥珀酰亚胺活性酯，mPEG2-NHS等是非常活泼的，遇微量水气，就会发生反应，这样活性酯的含量就降低了。因此，储存时最重要的就是防止水气的侵入，这样可以延缓活性酯的水解。为此，这些化合物最好保存在较低的温度，如-200C。在较长时间的运输中，要想使化合物不失活，器具的彻底干燥，并且储存在氩气气氛中是必须的。装化合物的器具可以在室温下打开，但用后必须填充干燥的氩气，然后再封口和冷藏。在使用过程中，切忌反复打开和关闭，这样会使化合物的活性遭到很大的损失。我们强烈推荐用户把化合物分装，然后一次性用完。所有的PEG储存过程中，在光或微量重金属离子存在下，都会缓慢的和空气中的氧起反应，在主链中生成过氧化物，从而导致链的断裂和降解。因此，PEG及其衍生物如果不是马上使用的话，我们推荐使用者最好把它们存储在氩气或氮气气氛中，以及避光和低温条件下。

九. 客户的特殊要求
    本介绍中所列的PEG产品，只是我们公司生物材料研究部的一部分，如果客户对PEG有特殊的要求，请及时和我们联系。凭着我们公司强大的研究团队，相信我们能够及时地为您解决问题。盼望和您及您的公司进行合作。
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gydai121
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发表于 2007-06-14 17:13 |只看该用户

请问固态的PEG怎么样处理才能变的更平整的固体啊，因为我们要用它来做涂层，要求吸热速度快，冷却也快，硬度也适当。急，

可以Q联系：497735786（终极浪人）

我现在就需要。谢谢
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gydai121
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发表于 2007-06-15 14:24 |只看该用户

请问，哪位大侠知道聚乙二醇PEG详细的资料啊，它怎么样可以用涂层的方法涂成一层薄膜呢，怎么样使它更平滑，硬度更好呢，
还请给位专家指教
多谢各位呢，急需要了解，摆脱各位专家了
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snailer
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  • 38
  • 2005-02-03
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t T
发表于 2008-01-23 16:31 |只看该用户

欢迎加入 PEG修饰技术群 QQ群: 54493433
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