Kiểm kê các ứng dụng của polyethylene glycol trong lĩnh vực y tế

Polyetylen Glycol (PEG) là một loại polyme ưa nước, không độc, trung tính về pH, hòa tan trong nước cao với cấu trúc chuỗi tuyến tính hoặc phân nhánh. PEG là loại polyme có mức hấp thụ protein và tế bào thấp nhất trong số tất cả các loại polyme đã biết cho đến nay. Do không độc và có khả năng tương thích sinh học tốt, PEG đã được FDA chấp thuận là một loại polyme để tiêm trong cơ thể sống.

Ứng dụng trong dược phẩm

Polyethylene glycol đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực dược phẩm. Do mức độ trùng hợp khác nhau, trọng lượng phân tử của polyethylene glycol thường nằm trong khoảng 200-35000 và công thức hóa học của nó là HO (CH2CH2O) nH. Trong dược phẩm, polyethylene glycol chủ yếu có thể được sử dụng làm dung môi thuốc, phụ gia hoặc tá dược thuốc, chất làm dẻo và chất tạo lỗ, chất mang thuốc, vật liệu biến tính và chất tăng cường độ thấm, v.v.

Polyetylen Glycol (PEG)) như một dung môi thuốc

1. Tiêm

Dung dịch nước PEG200-600 có nồng độ khác nhau là dung môi tốt có khả năng cải thiện độ tan của thuốc khó tan và có tác dụng ổn định thuốc không bền trong nước nên có thể dùng làm dung môi tiêm.

2. Thuốc nhỏ mắt

Sử dụng PEG400 làm dung môi, có thể tạo ra thuốc nhỏ mắt indomethacin, đơn thuốc PEG400 tốt hơn đơn thuốc Span80. Ngoài ra, PEG có thể được sử dụng làm chất làm đặc trong thuốc nhỏ mắt để tăng độ nhớt và kéo dài thời gian lưu thuốc trong mắt, do đó tăng hiệu quả và giảm kích ứng.

Polyethylene glycol như một chất phụ gia hoặc tá dược

1. Đồng dung môi

Polyethylene glycol có thể tạo thành dung môi đồng thời với nước trong các chất phụ gia dạng lỏng để cải thiện độ hòa tan của các loại thuốc ít tan.

2. Chất kết dính và chất bôi trơn

PEG4000 và PEG6000 là chất kết dính và bôi trơn tan trong nước thường được sử dụng trong viên nén. Các hạt được tạo thành bằng polyethylene glycol làm chất kết dính có khả năng định hình tốt và viên nén không bị cứng, thích hợp để tạo hạt các vật liệu tan trong nước hoặc không tan trong nước.

3. Chất ổn định

Ví dụ, polyethylene glycol có thể được thêm vào dạng bào chế lỏng của thuốc protein để thay đổi các đặc tính của protein nhằm tăng độ ổn định của protein. Nồng độ PEG cao thường được sử dụng làm chất bảo vệ đông lạnh và chất kết tủa/chất kết tinh cho protein, và chúng có thể tương tác với các chuỗi kỵ nước của protein. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng PEG có trọng lượng phân tử khác nhau có tác dụng khác nhau. Ví dụ, PEG300 ở nồng độ 0,5% hoặc 2% có thể ức chế sự kết tụ của yếu tố tăng trưởng tế bào sừng người tái tổ hợp; PEG200, 400, 600 và 1000 có thể ổn định BSA và lysozyme.

Polyethylene glycol như một chất mang thuốc

1. Ma trận

Hỗn hợp PEG thích hợp (như PEG300 và PEG500 với lượng bằng nhau) có độ sệt nhất định, giúp chúng hòa tan tốt trong nước và tương thích thuốc tốt, có thể dùng làm chất nền hòa tan trong nước cho thuốc mỡ. Ưu điểm của nó là: PEG không gây dị ứng da, ổn định và không bị biến chất. PEG mềm bôi lên bề mặt da không ảnh hưởng đến mồ hôi của con người. Vì PEG không bị điện phân nên có thể điều chỉnh giá trị pH của nó thành bất kỳ giá trị nào cần thiết để đáp ứng nhu cầu của con người.

2. Vật liệu phân tán rắn

Vì PEG có độ tan trong nước tốt và có thể hòa tan trong nhiều loại dung môi hữu cơ, nên nó có thể phân tán một số loại thuốc ở trạng thái phân tử, do đó ngăn ngừa sự kết tụ thuốc. Do đó, trong các vật liệu phân tán rắn, PEG có thể được sử dụng làm vật liệu mang tan trong nước để tăng tốc độ hòa tan của thuốc. PEG cũng có thể được sử dụng làm vật liệu mang cho các phân tán rắn giải phóng kéo dài. Ví dụ, bằng cách sử dụng phương pháp nóng chảy, thuốc được hòa tan trong PEG nóng chảy và dung dịch thuốc được nạp vào một viên nang cứng. Dung dịch thuốc đông lại ở nhiệt độ phòng và thuốc được giải phóng chậm theo cơ chế hòa tan, do đó có tác dụng giải phóng kéo dài. Ngoài ra, các hàm lượng PEG khác nhau cũng sẽ tạo thành các loại phân tán rắn khác nhau.

3. Các hạt nano-micelle polyme

Các micelle polyme chủ yếu được nghiên cứu như các micelle đồng trùng hợp và đồng trùng hợp. Ví dụ, polyethylene glycol có thể được sử dụng để tạo thành vùng ưa nước của các copolymer khối lưỡng tính, và các vật liệu kỵ nước trong vùng kỵ nước cùng với PEG tạo thành các polyme lưỡng tính hai khối hoặc ba khối khác nhau, có thể tạo thành các micelle khác nhau và mở rộng phạm vi tải thuốc.

Ví dụ, sau khi đồng trùng hợp PCL và polyethylene glycol, tính ưa nước của các hạt PCL có thể tăng lên để tạo thành đồng trùng hợp lưỡng tính, làm thay đổi tính chất hình cầu của polyme. Đồng trùng hợp lưỡng tính được nạp thuốc để tạo thành nano-micelle. Các nhóm kỵ nước của đồng trùng hợp cải thiện hiệu suất nạp của hệ thống đối với các thuốc tan trong dầu như paclitaxel, trong khi các nhóm ưa nước cải thiện độ tan trong nước của paclitaxel.

4. Vật liệu biến đổi

Khi polyethylene glycol được sử dụng như một vật liệu biến đổi, nó có thể được sử dụng để biến đổi thuốc để thay đổi các đặc tính tác dụng của thuốc và nó cũng có thể được sử dụng để biến đổi các chất mang thuốc để cải thiện hiệu suất của các chất mang ban đầu. Biến đổi cấu trúc bằng cách sử dụng PEG có thể cải thiện các đặc tính sau của thuốc:

(1) Tăng tính ổn định và giảm sự phân hủy của enzyme;

(2) Cải thiện các đặc tính dược động học, như kéo dài thời gian bán hủy trong huyết tương, giảm nồng độ thuốc tối đa trong máu và giảm sự biến động nồng độ thuốc trong máu;

(3) Giảm khả năng sinh miễn dịch và kháng nguyên;

(4) Giảm độc tính và cải thiện hoạt động trong cơ thể sống;

(5) Cải thiện sự phân phối thuốc trong cơ thể và tăng cường nhắm mục tiêu;

(6) Giảm tần suất dùng thuốc và cải thiện sự tuân thủ của bệnh nhân.

1. Thuốc protein biến đổi

Polyethylene glycol có thể được biến đổi về mặt hóa học bằng cách liên kết cộng hóa trị với protein. Biến đổi protein PEG có thể thay đổi các đặc tính sinh hóa của protein, bao gồm kích thước phân tử, tính kỵ nước và điện tích, do đó làm tăng độ hòa tan trong nước và độ ổn định của protein. Ngoài ra, nó cũng có thể làm giảm khả năng sinh miễn dịch của protein, cải thiện hiệu quả và độ an toàn của thuốc, v.v. Biến đổi protein PEG có thể được thực hiện trên các nhóm amino, thiol hoặc carboxyl của protein.

2. Các chất mang thuốc đã được sửa đổi

Nghiên cứu chế tạo và giải phóng thuốc trong ống nghiệm của phức hợp phân tử polyamide-amine biến tính polyethylene glycol (PAMAM)-methotrexate (MTX). PEG chức năng hóa được kết nối với nhóm amino trên bề mặt của PAMAM thông qua liên kết amide. Độc tính tan máu của PAMAM PEGylated được nghiên cứu và các phức hợp PAMAM-PEG/MXT được chuẩn bị. Lượng phức hợp tối đa được xác định và hành vi giải phóng thuốc trong ống nghiệm của các phức hợp trong các dung dịch đệm và huyết tương khác nhau và độ ổn định trong các điều kiện bảo quản khác nhau được nghiên cứu. Cuối cùng, theo kết quả thực nghiệm, người ta thấy rằng so với PAMAM, độc tính tan máu của PAMAM-PEG đã giảm đáng kể và nó có tác dụng giải phóng kéo dài nhất định, dự kiến ​​sẽ trở thành vật liệu mang thuốc mới.

3. Biến đổi thuốc phân tử nhỏ

Ngoài việc được sử dụng để biến đổi protein, chất mang và các chất đại phân tử khác, nhiều loại thuốc phân tử nhỏ hữu cơ cũng đang dần sử dụng công nghệ biến đổi PEG. Ví dụ, một số loại thuốc phân tử nhỏ được biến đổi bằng polyethylene glycol. Dichlorothionyl được sử dụng làm chất kết hợp. Sau khi thuốc phân tử nhỏ được cloroformyl hóa, nó được liên kết với polyethylene glycol bằng liên kết lipid có thể phân hủy. Kết quả cho thấy phương pháp này cải thiện năng suất của sản phẩm biến đổi mục tiêu và độ hòa tan trong nước của axit nicotinic biến đổi PEG được cải thiện.