Полиэтиленгликоль (ПЭГ) — это pH-нейтральный, нетоксичный, хорошо растворимый в воде гидрофильный полимер с линейной или разветвленной структурой цепи. Полиэтиленгликоль — полимер с самым низким уровнем поглощения белками и клетками среди всех известных на сегодняшний день полимеров. Благодаря своей нетоксичности и хорошей биосовместимости полиэтиленгликоль был одобрен FDA в качестве полимера для инъекций in vivo.

Полиэтиленгликоль широко применяется в фармацевтике. Из-за разницы в степени полимеризации молекулярная масса полиэтиленгликоля обычно составляет от 200 до 35000, а его общая химическая формула — HO(CH2CH2O)nH. В фармацевтике полиэтиленгликоль может использоваться в основном в качестве растворителя лекарственных препаратов, добавок или вспомогательных веществ лекарственных препаратов, пластификаторов и порообразователей, носителей лекарственных препаратов, модифицирующих материалов и усилителей проникновения и т. д.

Полиэтиленгликоль как растворитель лекарственных препаратов
1. Инъекция
Водные растворы ПЭГ200-600 в различных концентрациях являются хорошими растворителями, способными повышать растворимость плохо растворимых лекарственных препаратов и оказывать стабилизирующее действие на нестабильные в воде лекарственные препараты, поэтому их можно использовать в качестве растворителей для инъекций.
2. Глазные капли
Глазные капли на основе индометацина можно изготовить с использованием ПЭГ400 в качестве растворителя, а рецепт на основе ПЭГ400 превосходит рецепт на основе Span80. Кроме того, ПЭГ может использоваться в качестве загустителя в глазных каплях для увеличения вязкости и продления времени нахождения препарата в глазу, тем самым повышая эффективность и уменьшая раздражение.
Полиэтиленгликоль в качестве добавки или вспомогательного вещества
1. Сорастворитель
Полиэтиленгликоль может образовывать сорастворитель с водой в жидких добавках для улучшения растворимости плохо растворимых лекарственных препаратов.
2. Клеи и смазки
ПЭГ4000 и ПЭГ6000 — это водорастворимые связующие и смазывающие вещества, обычно используемые в таблетках. Гранулы, изготовленные с использованием полиэтиленгликоля в качестве связующего вещества, обладают хорошей формуемостью, а таблетки не затвердевают, что делает их пригодными для грануляции водорастворимых и нерастворимых в воде материалов.
3. Стабилизатор
Например, полиэтиленгликоль можно добавлять в жидкие лекарственные формы белковых препаратов для изменения свойств белка и повышения его стабильности. Высокие концентрации ПЭГ часто используются в качестве криопротекторов и агентов осаждения/кристаллизации белков, и они могут взаимодействовать с гидрофобными цепями белков. Исследования показали, что ПЭГ с разной молекулярной массой оказывает разное действие. Например, ПЭГ300 в концентрации 0,5% или 2% может ингибировать агрегацию рекомбинантного человеческого фактора роста кератиноцитов; ПЭГ200, 400, 600 и 1000 могут стабилизировать БСА и лизоцим.
Полиэтиленгликоль как носитель лекарственных средств
1. Матрица
Соответствующие смеси ПЭГ (например, равные количества ПЭГ300 и ПЭГ500) имеют определенную пастообразную консистенцию, что обеспечивает им хорошую растворимость в воде и хорошую совместимость с лекарственными средствами, и могут использоваться в качестве водорастворимой матрицы для мазей. Его преимущества: ПЭГ не вызывает кожной аллергии, стабилен и не портится. Мягкий ПЭГ, нанесенный на поверхность кожи, не влияет на потоотделение человека. Поскольку ПЭГ не электролизуется, его значение pH можно регулировать до любого необходимого значения в соответствии с потребностями человеческого организма.
2. Твердый дисперсионный материал
Поскольку ПЭГ хорошо растворяется в воде и может растворяться в различных органических растворителях, он может диспергировать некоторые лекарственные препараты в молекулярном состоянии, тем самым предотвращая их агрегацию. Таким образом, в твердых дисперсионных материалах ПЭГ может использоваться в качестве водорастворимого носителя для увеличения скорости растворения лекарственных препаратов. ПЭГ также может использоваться в качестве носителя для твердых дисперсий с замедленным высвобождением. Например, при использовании метода плавления лекарственное средство растворяют в расплавленном ПЭГ, а полученный раствор помещают в твердую капсулу. Раствор лекарственного средства затвердевает при комнатной температуре, и лекарственное средство медленно высвобождается в соответствии с механизмом растворения, поэтому он обладает эффектом пролонгированного высвобождения. Кроме того, различное содержание ПЭГ также будет образовывать различные типы твердых дисперсий.
3. Полимеризация наномицелл
Наиболее изученными полимерными мицеллами являются гомополимерные и сополимерные мицеллы. Например, полиэтиленгликоль может быть использован для формирования гидрофильной области амфифильных блок-сополимеров, а гидрофобный материал в гидрофобной области вместе с ПЭГ может образовывать различные диблочные или триблочные амфифильные полимеры, которые могут образовывать различные мицеллы и расширять диапазон загрузки лекарственных средств.
Например, сополимеризация ПКЛ и полиэтиленгликоля может повысить гидрофильность частиц ПКЛ с образованием амфифильного сополимера, что изменяет сферические свойства полимера. Амфифильный сополимер загружается лекарственными средствами для образования наномицелл. Гидрофобные группы сополимера улучшают загрузочные характеристики системы для маслорастворимых препаратов, таких как паклитаксел, в то время как гидрофильные группы улучшают растворимость паклитаксела в воде.
Модифицирующие материалы
При использовании полиэтиленгликоля в качестве модифицирующего материала его можно использовать для модификации лекарственных препаратов с целью изменения свойств их действия, а также для модификации носителей лекарственных препаратов с целью улучшения характеристик исходных носителей. Структурная модификация с использованием ПЭГ может улучшить следующие свойства лекарственных препаратов: (1) повысить стабильность и уменьшить ферментативную деградацию; (2) улучшить фармакокинетические свойства, такие как продление периода полувыведения из плазмы, снижение максимальной концентрации препарата в крови, уменьшение колебаний концентрации препарата в крови и т. д.; (3) снизить иммуногенность и антигенность; (4) снижение токсичности и повышение активности in vivo; (5) улучшить распределение лекарств в организме и повысить точность воздействия; (6) сократить частоту приема лекарств и улучшить соблюдение пациентами режима лечения.
1. Препараты модифицированного белка
Полиэтиленгликоль можно химически модифицировать путем ковалентного присоединения к белкам. Модификация белков ПЭГ может изменять биохимические свойства белков, включая размер молекулы, гидрофобность и заряд, тем самым повышая растворимость в воде и стабильность белков. Кроме того, он может также снижать иммуногенность белков, повышать эффективность и безопасность лекарственных средств и т. д. Модификация белков с помощью ПЭГ может осуществляться по амино-, тиоловым или карбоксильным группам белков.
2. Модификация носителей лекарств
Изучались получение и высвобождение in vitro молекулярных комплексов полиамидоамина (ПАМАМ), модифицированного полиэтиленгликолем, и метотрексата (МТХ). Функционализированный ПЭГ был связан с аминогруппами на поверхности ПАМАМ посредством амидных связей. Была исследована гемолитическая токсичность ПЭГилированного ПАМАМ и получены комплексы ПАМАМ-ПЭГ/МХТ. Было определено максимальное количество комплекса, а также исследовано поведение комплекса при высвобождении лекарственного средства in vitro в различных буферных растворах и плазме, а также стабильность при различных условиях хранения. Наконец, согласно результатам эксперимента, было установлено, что по сравнению с ПАМАМ гемолитическая токсичность ПАМАМ-ПЭГ была значительно снижена, и он имел определенный эффект пролонгированного высвобождения, и ожидается, что он станет новым материалом-носителем для доставки лекарственных средств.
3. Модификация низкомолекулярных препаратов
Помимо использования для модификации белков, носителей и других макромолекул, многие органические низкомолекулярные препараты также постепенно перенимают технологию модификации ПЭГ. Например, некоторые низкомолекулярные препараты модифицируются полиэтиленгликолем. Дихлортионил используется в качестве связующего агента. После хлороформилирования низкомолекулярного препарата он связывается с полиэтиленгликолем с помощью разрушаемой липидной связи. Результаты показывают, что данный метод увеличивает выход целевого продукта модификации, а также улучшает растворимость в воде модифицированной ПЭГ никотиновой кислоты.