Inventario delle applicazioni del polietilenglicole nel campo medico

Polietilenglicole (PEG) È un polimero idrofilo a pH neutro, non tossico, altamente solubile in acqua con una struttura a catena lineare o ramificata. Il PEG è il polimero con il più basso livello di assorbimento di proteine ​​e cellule tra tutti i polimeri conosciuti fino ad oggi. Grazie alla sua non tossicità e alla buona biocompatibilità, il PEG è stato approvato dalla FDA come polimero per iniezione in vivo.

Applicazione in farmacia

Il polietilenglicole è stato ampiamente utilizzato nel campo della farmacia. A causa del suo diverso grado di polimerizzazione, il peso molecolare del polietilenglicole è solitamente compreso tra 200 e 35000 e la sua formula chimica è HO(CH2CH2O)nH. In farmacia, il polietilenglicole può essere utilizzato principalmente come solvente per farmaci, additivo o eccipiente per farmaci, plastificante e agente formante pori, vettore di farmaci, materiale modificato e potenziatore di penetrazione, ecc.

Glicole polietilenico (PEG)) come solvente per farmaci

1. Iniezione

Le soluzioni acquose di PEG200-600 di diverse concentrazioni sono buoni solventi che possono migliorare la solubilità di farmaci scarsamente solubili e hanno un effetto stabilizzante sui farmaci instabili in acqua, pertanto possono essere utilizzati come solventi iniettabili.

2. Collirio

Utilizzando PEG400 come solvente, è possibile realizzare colliri di indometacina e la prescrizione di PEG400 è migliore di quella di Span80. Inoltre, PEG può essere utilizzato come addensante nei colliri per aumentare la viscosità e prolungare il tempo di residenza del farmaco nell'occhio, aumentando così l'efficacia e riducendo l'irritazione.

Polietilenglicole come additivo o eccipiente

1. Cosolvente

Il polietilenglicole può formare un cosolvente con l'acqua negli additivi liquidi per migliorare la solubilità dei farmaci scarsamente solubili.

2. Leganti e lubrificanti

PEG4000 e PEG6000 sono leganti e lubrificanti solubili in acqua comunemente usati in compresse. I granuli realizzati con polietilenglicole come legante hanno una buona formabilità e le compresse non si induriscono, il che è adatto per la granulazione di materiali solubili in acqua o insolubili in acqua.

3. Stabilizzatori

Ad esempio, il glicole polietilenico può essere aggiunto alle forme di dosaggio liquide dei farmaci proteici per modificare le proprietà della proteina e aumentarne la stabilità. Alte concentrazioni di PEG sono spesso utilizzate come crioprotettori e precipitanti/cristallizzanti per le proteine ​​e possono interagire con le catene idrofobiche delle proteine. Studi hanno dimostrato che i PEG di diversi pesi molecolari hanno effetti diversi. Ad esempio, il PEG300 a una concentrazione dello 0,5% o del 2% può inibire l'aggregazione del fattore di crescita dei cheratinociti umani ricombinanti; PEG200, 400, 600 e 1000 possono stabilizzare BSA e lisozima.

Glicole polietilenico come vettore di farmaci

1. Matrice

Le miscele di PEG appropriate (come quantità uguali di PEG300 e PEG500) hanno una certa consistenza di pasta, che le rende buone in acqua e compatibili con i farmaci, e possono essere utilizzate come matrice idrosolubile per unguenti. I suoi vantaggi sono: il PEG non causa allergie cutanee, è stabile e non si deteriora. Il PEG morbido applicato sulla superficie della pelle non influisce sulla sudorazione umana. Poiché il PEG non è elettrolizzato, il suo valore di pH può essere regolato a qualsiasi valore richiesto per soddisfare le esigenze umane.

2. Materiali di dispersione solida

Poiché il PEG ha una buona solubilità in acqua e può essere disciolto in una varietà di solventi organici, può disperdere determinati farmaci in uno stato molecolare, impedendone così l'aggregazione. Pertanto, nei materiali di dispersione solida, il PEG può essere utilizzato come materiale di trasporto solubile in acqua per aumentare la velocità di dissoluzione dei farmaci. Il PEG può anche essere utilizzato come materiale di trasporto per dispersioni solide a rilascio prolungato. Ad esempio, utilizzando il metodo di fusione, il farmaco viene disciolto nel PEG fuso e la soluzione del farmaco viene caricata in una capsula rigida. La soluzione del farmaco si solidifica a temperatura ambiente e il farmaco viene rilasciato lentamente secondo il meccanismo di dissoluzione, quindi ha un effetto di rilascio prolungato. Inoltre, diversi contenuti di PEG formeranno anche diversi tipi di dispersioni solide.

3. Nano-micelle polimeriche

Le micelle polimeriche sono per lo più studiate come micelle omopolimeriche e copolimeriche. Ad esempio, il glicole polietilenico può essere utilizzato per formare la regione idrofila dei copolimeri a blocchi anfifilici, e i materiali idrofobici nella regione idrofobica insieme al PEG formano vari polimeri anfifilici diblocco o triblocco, che possono formare varie micelle ed espandere l'intervallo di caricamento del farmaco.

Ad esempio, dopo la copolimerizzazione di PCL e polietilenglicole, l'idrofilia delle particelle di PCL può essere aumentata per formare copolimeri anfifilici, che modificano le proprietà di sferizzazione del polimero. Il copolimero anfifilico viene caricato con farmaci per formare nano-micelle. I gruppi idrofobici del copolimero migliorano le prestazioni di caricamento del sistema per farmaci solubili in olio come il paclitaxel, mentre i gruppi idrofili migliorano la solubilità in acqua del paclitaxel.

4. Materiali modificati

Quando il polietilenglicole viene utilizzato come materiale modificato, può essere utilizzato per modificare i farmaci per cambiare le proprietà dell'azione del farmaco e può anche essere utilizzato per modificare i vettori dei farmaci per migliorare le prestazioni dei vettori originali. La modifica strutturale tramite PEG può migliorare le seguenti proprietà dei farmaci:

(1) Aumentare la stabilità e ridurre la degradazione enzimatica;

(2) Migliorare le proprietà farmacocinetiche, come il prolungamento dell'emivita plasmatica, la riduzione della concentrazione massima del farmaco nel sangue e la riduzione delle fluttuazioni della concentrazione del farmaco nel sangue;

(3) Ridurre l'immunogenicità e l'antigenicità;

(4) Ridurre la tossicità e migliorare l'attività in vivo;

(5) Migliorare la distribuzione del farmaco nel corpo e migliorarne il targeting;

(6) Ridurre la frequenza della somministrazione dei farmaci e migliorare l’aderenza alla terapia da parte del paziente.

1. Farmaci proteici modificati

Il polietilenglicole può essere modificato chimicamente tramite legame covalente alle proteine. La modifica delle proteine ​​con PEG può cambiare le proprietà biochimiche delle proteine, tra cui dimensione molecolare, idrofobicità e carica, aumentando così la solubilità in acqua e la stabilità delle proteine. Inoltre, può anche ridurre l'immunogenicità delle proteine, migliorare l'efficacia e la sicurezza dei farmaci, ecc. La modifica delle proteine ​​con PEG può essere eseguita su gruppi amminici, tiolici o carbossilici delle proteine.

2. Trasportatori di farmaci modificati

Preparazione e studio del rilascio del farmaco in vitro di complessi molecolari di poliammide-ammina modificata con polietilenglicole (PAMAM)-metotrexato (MTX). Il PEG funzionalizzato è collegato al gruppo amminico sulla superficie del PAMAM tramite un legame ammidico. Viene studiata la tossicità emolitica del PAMAM PEGilato e vengono preparati complessi PAMAM-PEG/MXT. Viene determinata la quantità massima del complesso e vengono studiati il ​​comportamento di rilascio del farmaco in vitro dei complessi in diverse soluzioni tampone e plasma e la stabilità in diverse condizioni di conservazione. Infine, secondo i risultati sperimentali, è stato scoperto che rispetto al PAMAM, la tossicità emolitica del PAMAM-PEG era significativamente ridotta e aveva un certo effetto di rilascio prolungato, che si prevede diventerà un nuovo materiale di trasporto del farmaco.

3. Modifica dei farmaci a piccole molecole

Oltre a essere utilizzati per modificare proteine, vettori e altre sostanze macromolecolari, molti farmaci organici a piccole molecole stanno gradualmente utilizzando anche la tecnologia di modifica PEG. Ad esempio, alcuni farmaci a piccole molecole vengono modificati con glicole polietilenico. Il diclorotionile viene utilizzato come agente di accoppiamento. Dopo che il farmaco a piccole molecole viene cloroformilato, viene legato al glicole polietilenico con un legame lipidico degradabile. I risultati mostrano che questo metodo migliora la resa del prodotto modificato target e la solubilità in acqua dell'acido nicotinico modificato con PEG viene migliorata.