聚乙二醇(PEG)选择指南


 什么是聚乙二醇?

聚乙二醇(PEG),有时亦称为聚环氧乙烷(PEO),是环氧乙烷和水的缩聚物,具有多种化学性质,可用于生物、化学和制药应用。聚乙二醇可以容易地通过环氧乙烷的阴离子开环聚合来合成,产物的分子量各有不同,且带有各种末端基团,因此使PEG被广泛用于多种研究应用。当交联成网格时,PEG含有大量水分,形成水凝胶。水凝胶的形成可以通过电离辐射交联PEG或通过PEG大分子与反应性链末端共价交联来引发。聚乙二醇是一种适合生物应用的材料,因为它不会引发免疫反应,通常用于蛋白质沉淀,并被激活以结合多肽和蛋白质1,2

聚乙二醇在有空气存在的情况下易于氧化降解。尽量避免PEG暴露于高温和氧气,或者添加抗氧化剂,可以减少降解量。聚乙二醇在储存时不会水解或变质,并且不支持霉菌的生长。聚乙二醇与苯酚不相容,可能会降低其他防腐剂的抗菌作用。聚乙二醇可迅速灭活青霉素和杆菌肽,与山梨糖醇、单宁酸和水杨酸不相容,可能影响塑料的完整性3
 


 如何使用聚乙二醇?

我们提供适用于多种研究应用的PEG产品,这些应用包括分子生物学、杂交瘤融合、昆虫细胞培养、气相色谱固定相、GPC分析标准、肽合成、X射线晶体照像、去垢剂和专有活性剂等。我们的许多PEG产品用功能性或反应性末端修饰,用于固定和缀合蛋白质、肽和其他大分子。与非PEG交联剂和修饰试剂相比,这些PEG试剂增加缀合物溶解度,并最大限度地降低毒性和免疫影响。同源双功能(两端具有相同反应基团)和异源双功能(两端具有不同反应基团)PEG交联剂具有多种长度和聚合物结构。此外,我们还提供离散和可变长度的PEG交联剂。
 


 为您的研究应用寻找合适的PEG

PEG的亲水性和生物相容性使其成为基于聚合物的药物输送和其他生物医学应用的优秀工具。
 用于聚乙二醇化和修饰肽和蛋白质的PEG的线性和支化衍生物,被用来降低毒性和免疫原性,也用来增加溶解度和稳定性。在选择用于药物输送和生物医学研究应用的PEG时,有四个一般特征需要考虑。

 

功能
  • 单功能PEG含有一个化学反应性末端。应用实例包括PEG化、表面涂层和纳米颗粒涂层。
  • 双功能PEG包含两个反应性末端,其可以是相同的(同源双功能PEG)或不同的(异源双功能PEG)。应用实例包括缀合和交联。
反应性
  • 共价缀合:具有反应性末端基团的PEG,例如N-羟基琥珀酰亚胺酯、巯基或羧基基团,可以与相应的官能团共价缀合。所选择的缀合化学决定每个分子的附着位点和PEG的数量。
  • 点击化学是一种快速、选择性和生物正交的共轭或网格形成方法。 详细了解点击化学.
  • 用末端丙烯酸酯官能化的PEG可通过光聚合反应聚合,这种聚合具有温和的反应条件和快速的反应时间。
聚合物结构
  • 线性PEG通常用于药物输送系统中的PEG化、交联和缀合。
  • 多臂PEG(468臂)可以交联成水凝胶和支架,用于药物输送或组织工程设计应用。
  • Y形PEG用于PEG化,因为支化结构改善了体内稳定性。

分子量

  • PEG化:高分子量PEG(≥ 5 kDa)用于与低分子量药物(例如小分子和siRNA)缀合。低分子量PEG(≤ 5 kDa)用于PEG化成高分子量蛋白质和肽。
  • 水凝胶形成:分子量会影响水凝胶的网眼尺寸和机械性能。通常使用高分子量PEG(≥ 5 kDa)。


PEG基团的共价修饰需要在至少一端含有反应性基团或可靶向官能团的化合物。官能团是指分子中的一组原子,无论分子的其余部分如何,都具有特征性的化学反应。一些常见的官能团及其相应的反应性基团列于下表中。

 

官能团

反应性基团

伯胺 (–NH2) NHS⧧ 


酸酐
环氧化物
异氰酸酯
磺酰氯
氟苯
亚氨酸酯
碳二亚胺
酰基叠氮
碳酸盐
氟苯基酯
巯基 (–SH) 马来酰亚胺
吡啶二硫化物
卤代乙酰基 
乙烯砜
碘乙酰基
羧基(–COOH) 碳二亚胺化合物(EDC, DCC  
羰基 (–CHO) 烷氧基胺  

N-羟基琥珀酰亚胺

1-乙基-3-[3-二甲基氨基丙基]碳二亚胺盐酸盐)

二环己基碳二亚胺

 

富有特色的PEG产品
 

 

 参考文献

  1. Ingham, K.C., Precipitation of Proteins with Polyethylene Glycol. Meth. Enzymol., 182, 301-306 (1990).
  2. Veronese, F.M., et al., Surface modification of proteins. Activation of monomethoxy-polyethylene glycols by phenylchloroformates and modification of ribonuclease and superoxide dismutase. Appl. Biochem. Biotechnol., 11, 141-152 (1985).
  3. Martindale, W. The Extra Pharmacopoeia, 30th ed., Reynolds, J. E. F., ed., The Pharmaceutical Press (London, England: 1993), p. 1384.


    综合参考文献
  4.  Hermanson, G.T., Bioconjugate Techniques 3rd Edition, Academic Press (2013).