ポリエチレングリコール（PEG）の紹介

Jun 29, 2023

PEGの合成

PEG は、エチレンオキシドとヒドロキシル開始剤のアニオン重合によって合成できます。 ヒドロキシル基は、水、エチレングリコール、または任意のジオールに由来する可能性があります。 開環重合によってエポキシエタンから誘導することもできます。 通常、重合プロセスでは、分子量の広いガウス分布を持つ一連の PEG 分子が生成されます。 PEG は官能基を 2 つだけ持っているため、他の残基またはターゲティングリガンドによるさらなる誘導体化の範囲が制限されます。 したがって、さまざまな重合度および活性化された官能基を備えた市販の PEG が入手可能です。

PEGの特性

PEG は、その構造の柔軟性、生体適合性、両親媒性、立体障害のないこと、および高い水和能力によりその名声を博しています。 PEG は、水、エタノール、および DMF、ジクロロメタン、トルエン、アセトニトリル、アクリロニトリルなどの他の多くの有機溶媒に可溶です。 毒性はほとんどなく、腎臓 (PEG < 30 kDa) または糞便 (PEG > 20 kDa) によって無傷で体から排出されます。 そのほか、PEGは非刺激性であり、熱、酸、アルカリに対して安定であるため、さまざまな医薬品用途に広く使用できます。

PEGシリーズは分子量（Mw）の違いにより特性が異なります。 外観の観点から見ると、Mw 200 ～ 700 の PEG は通常室温で液体ですが、Mw > 700 の PEG は徐々に半固体から柔らかい固体 (Mw 1000 ～ 2000) に変化し、最終的には硬い結晶性固体に変化します。 (Mw > 2000)。 一方、Mw が増加すると、PEG の水溶解度、蒸気圧、吸水率、有機溶媒への溶解度は低下し、凝固点、相対密度、引火点、粘度は増加します。 次の表に、さまざまな Mw を持つ PEG 製品のいくつかの特性を簡単に示します。

PEGおよびPEG誘導体

PEG-NHSエステル; PEG-アルデヒド; PEG-マレイミド; PEG-ヒドラジド; PEGアミン; PEG-アルキン; PEG-アジド; PEG-ビニルスルホン; PEG-チオール。

ポリエーテル主鎖ポリマーであるPEGは、通常はメタノールまたは水を開始剤として使用し、エチレンオキシドの開環重合によって合成されます。 この反応により、それぞれモノメトキシ-PEG (mPEG-OH) またはジオール-PEG (HO-PEG-OH) と呼ばれる、1 つまたは 2 つの末端鎖ヒドロキシル基を持つ生成物が得られます (図 2)。

メトキシ型の場合は 1 つのヒドロキシル基、PEG ジオールの場合は 2 つが、いくつかの活性化戦略によって異なる化学基に対して反応するように修飾できます。 現在、多くの活性化 PEG が市販されています。 これらの誘導体は一般に、直鎖または分岐構造において単官能性です。 いくつかの主要な PEG 誘導体の化学構造を図 2 に示します。これらの誘導体は主に Mw によって知られています。

PEG化技術

PEG化は、ナノ粒子、タンパク質、ペプチド、非ペプチド分子などの生物活性物質へのポリ(エチレングリコール) (PEG)鎖の共有結合として定義されます。 この技術は、生物化学および高分子化学の分野の進歩とともに徐々に出現し、幅広い治療薬の薬学的応用を改善するために活用されました。 現在、PEG化は生物学的製剤の限界のほとんどを克服するための主要なアプローチとなっており、酵素（ウシアデノシンデアミナーゼおよび尿酸オキシダーゼ）、サイトカイン（インターフェロン-α2a、インターフェロン-α2b）、顆粒球コロニー刺激因子、ホルモン (エポエチン-β)、抗体とそのフラグメント、その他の有機分子 (ペグビソマント、ペガチニブ) が市販されています。

参考文献

1.D'souza、AA; Shegokar, R.、ポリエチレングリコール (PEG): 製薬用途向けの多用途ポリマー。 薬物送達に関する専門家の意見 2016、13 (9)、1257-1275。