Inventarisatie van toepassingen van polyethyleenglycol in de medische sector

Polyethyleenglycol (PEG) is een pH-neutraal, niet-toxisch, zeer wateroplosbaar hydrofiel polymeer met een lineaire of vertakte ketenstructuur. PEG is het polymeer met het laagste eiwit- en celabsorptieniveau van alle bekende polymeren tot nu toe. Vanwege zijn niet-toxiciteit en goede biocompatibiliteit is PEG door de FDA goedgekeurd als polymeer voor in vivo-injectie.

Toepassing in de farmacie

Polyethyleenglycol wordt veel gebruikt in de farmacie. Vanwege de verschillende polymerisatiegraad ligt het molecuulgewicht van polyethyleenglycol doorgaans tussen 200-35000 en is de chemische formule HO(CH2CH2O)nH. In de farmacie kan polyethyleenglycol voornamelijk worden gebruikt als oplosmiddel voor geneesmiddelen, additief of excipiëns voor geneesmiddelen, weekmaker en poriënvormend middel, drager voor geneesmiddelen, gemodificeerd materiaal en penetratieversterker, etc.

Polyethyleenglycol (PEG)) als oplosmiddel voor medicijnen

1. Injectie

PEG200-600-oplossingen in water met verschillende concentraties zijn goede oplosmiddelen die de oplosbaarheid van slecht oplosbare geneesmiddelen kunnen verbeteren en een stabiliserend effect hebben op geneesmiddelen die niet in water stabiel zijn, zodat ze kunnen worden gebruikt als injectievloeistoffen.

2. Oogdruppels

Met PEG400 als oplosmiddel kunnen indomethacine oogdruppels worden gemaakt, en het PEG400 recept is beter dan het Span80 recept. Daarnaast kan PEG worden gebruikt als verdikkingsmiddel in oogdruppels om de viscositeit te verhogen en de verblijftijd van het medicijn in het oog te verlengen, waardoor de werkzaamheid wordt vergroot en irritatie wordt verminderd.

Polyethyleenglycol als additief of hulpstof

1. Co-oplosmiddel

Polyethyleenglycol kan een co-oplosmiddel vormen met water in vloeibare additieven om de oplosbaarheid van slecht oplosbare geneesmiddelen te verbeteren.

2. Bindmiddelen en smeermiddelen

PEG4000 en PEG6000 zijn veelgebruikte wateroplosbare bindmiddelen en smeermiddelen in tabletten. De korrels gemaakt met polyethyleenglycol als bindmiddel hebben een goede vormbaarheid en de tabletten harden niet uit, wat geschikt is voor granulatie van wateroplosbare of wateronoplosbare materialen.

3. Stabilisatoren

Polyethyleenglycol kan bijvoorbeeld worden toegevoegd aan vloeibare doseringsvormen van eiwitgeneesmiddelen om de eigenschappen van het eiwit te veranderen en zo de stabiliteit ervan te vergroten. Hoge concentraties PEG worden vaak gebruikt als cryoprotectanten en precipitanten/kristallisatoren voor eiwitten en ze kunnen interacteren met de hydrofobe ketens van eiwitten. Studies hebben aangetoond dat PEG's met verschillende molecuulgewichten verschillende effecten hebben. Bijvoorbeeld, PEG300 in een concentratie van 0,5% of 2% kan de aggregatie van recombinante humane keratinocytgroeifactor remmen; PEG200, 400, 600 en 1000 kunnen BSA en lysozyme stabiliseren.

Polyethyleenglycol als medicijndrager

1. Matrix

Geschikte PEG-mengsels (zoals gelijke hoeveelheden PEG300 en PEG500) hebben een bepaalde pasta-consistentie, waardoor ze goed oplosbaar zijn in water en goed compatibel zijn met medicijnen, en kunnen worden gebruikt als een in water oplosbare matrix voor zalven. De voordelen zijn: PEG veroorzaakt geen huidallergieën, is stabiel en verslechtert niet. Zacht PEG dat op het huidoppervlak wordt aangebracht, heeft geen invloed op het zweten van mensen. Omdat PEG niet wordt geëlektrolyseerd, kan de pH-waarde worden aangepast aan elke gewenste waarde om aan de behoeften van de mens te voldoen.

2. Vaste dispersiematerialen

Omdat PEG goed oplosbaar is in water en kan worden opgelost in verschillende organische oplosmiddelen, kan het bepaalde geneesmiddelen in een moleculaire toestand verspreiden, waardoor geneesmiddelaggregatie wordt voorkomen. Daarom kan PEG in vaste dispersiematerialen worden gebruikt als een in water oplosbaar dragermateriaal om de oplossnelheid van geneesmiddelen te verhogen. PEG kan ook worden gebruikt als een dragermateriaal voor vaste dispersies met langdurige afgifte. Door bijvoorbeeld de smeltmethode te gebruiken, wordt het geneesmiddel opgelost in de gesmolten PEG en wordt de geneesmiddeloplossing in een harde capsule geladen. De geneesmiddeloplossing stolt bij kamertemperatuur en het geneesmiddel wordt langzaam vrijgegeven volgens het oplosmechanisme, zodat het een langdurig afgifte-effect heeft. Bovendien zullen verschillende PEG-gehaltes ook verschillende soorten vaste dispersies vormen.

3. Polymere nano-micellen

Polymeermicellen worden meestal bestudeerd als homopolymeer- en copolymeermicellen. Polyethyleenglycol kan bijvoorbeeld worden gebruikt om het hydrofiele gebied van amfifiele blokcopolymeren te vormen, en de hydrofobe materialen in het hydrofobe gebied vormen samen met PEG verschillende diblok- of triblok-amfifiele polymeren, die verschillende micellen kunnen vormen en het bereik van de geneesmiddellading kunnen uitbreiden.

Bijvoorbeeld, na copolymerisatie van PCL en polyethyleenglycol kan de hydrofiliteit van PCL-deeltjes worden verhoogd om amfifiele copolymeren te vormen, wat de polymeersferische eigenschappen verandert. Het amfifiele copolymeer wordt geladen met geneesmiddelen om nano-micellen te vormen. De hydrofobe groepen van het copolymeer verbeteren de laadprestaties van het systeem voor in olie oplosbare geneesmiddelen zoals paclitaxel, terwijl de hydrofiele groepen de wateroplosbaarheid van paclitaxel verbeteren.

4. Gewijzigde materialen

Wanneer polyethyleenglycol wordt gebruikt als een gemodificeerd materiaal, kan het worden gebruikt om medicijnen te modificeren om de eigenschappen van de werking van het medicijn te veranderen, en het kan ook worden gebruikt om medicijndragers te modificeren om de prestaties van de originele dragers te verbeteren. Structurele modificatie met behulp van PEG kan de volgende eigenschappen van medicijnen verbeteren:

(1) Verhoog de stabiliteit en verminder de enzymafbraak;

(2) De farmacokinetische eigenschappen verbeteren, zoals het verlengen van de plasmahalfwaardetijd, het verlagen van de maximale bloedgeneesmiddelconcentratie en het verminderen van schommelingen in de bloedgeneesmiddelconcentratie;

(3) Verminder de immunogeniciteit en antigeniciteit;

(4) Verminder de toxiciteit en verbeter de in vivo-activiteit;

(5) Verbeter de distributie van medicijnen in het lichaam en verbeter de doelgerichtheid;

(6) Verminder de frequentie van medicatie en verbeter de therapietrouw van de patiënt.

1. Gemodificeerde eiwitgeneesmiddelen

Polyethyleenglycol kan chemisch worden gemodificeerd door covalente binding aan eiwitten. Proteïne PEG-modificatie kan de biochemische eigenschappen van eiwitten veranderen, waaronder moleculaire grootte, hydrofobiciteit en lading, waardoor de wateroplosbaarheid en stabiliteit van eiwitten wordt vergroot. Daarnaast kan het ook de immunogeniciteit van eiwitten verminderen, de werkzaamheid en veiligheid van geneesmiddelen verbeteren, etc. PEG-modificatie van eiwitten kan worden uitgevoerd op amino-, thiol- of carboxylgroepen van eiwitten.

2. Gewijzigde medicijndragers

Voorbereiding en in vitro medicijnvrijgaveonderzoek van polyethyleenglycol-gemodificeerde polyamide-amine (PAMAM)-methotrexaat (MTX) moleculaire complexen. Gefunctionaliseerde PEG is verbonden met de aminogroep op het oppervlak van PAMAM via een amidebinding. De hemolytische toxiciteit van gePEGyleerde PAMAM wordt onderzocht en PAMAM-PEG/MXT-complexen worden bereid. De maximale complexhoeveelheid wordt bepaald en het in vitro medicijnvrijgavegedrag van de complexen in verschillende bufferoplossingen en plasma en de stabiliteit onder verschillende opslagomstandigheden worden onderzocht. Ten slotte werd volgens de experimentele resultaten gevonden dat vergeleken met PAMAM de hemolytische toxiciteit van PAMAM-PEG aanzienlijk werd verminderd en dat het een bepaald effect van aanhoudende afgifte had, waarvan wordt verwacht dat het een nieuw dragermateriaal voor medicijnafgifte wordt.

3. Modificatie van kleine moleculaire geneesmiddelen

Naast het gebruik om eiwitten, dragers en andere macromoleculaire stoffen te modificeren, gebruiken veel organische kleine moleculaire geneesmiddelen geleidelijk ook PEG-modificatietechnologie. Sommige kleine moleculaire geneesmiddelen worden bijvoorbeeld gemodificeerd met polyethyleenglycol. Dichlorothionyl wordt gebruikt als koppelingsmiddel. Nadat het kleine moleculaire geneesmiddel is gechloroformyleerd, wordt het gebonden aan polyethyleenglycol met een afbreekbare lipidebinding. De resultaten tonen aan dat deze methode de opbrengst van het beoogde gemodificeerde product verbetert en de wateroplosbaarheid van PEG-gemodificeerd nicotinezuur wordt verbeterd.