聚乙二醇(PEG)促进透皮吸收的原理是什么?
药用聚乙二醇(PEG)用作化妆品行业
(PEG4000和PEG6000)在化妆品配方中作为中性成分的优点主要来自优良的水溶性、不挥发性、非油脂性、良好的与皮肤的亲和性、浅色泽和低毒性。由于PEG的稠度(粘度)和吸湿性随分子量变化而变化,所以对每一用途都可以造出比较适合分子量的PEG、混有PEG的膏霜、溶液、手用膏霜,具有如润滑皮肤而不粘接的性质。
在所有化妆品配方中应用PEG,还具有稳定性好和不破坏其中的有机微生物营养素的特点。
PEG在化妆品中的应用:
⑴PEG可做除臭剂和增香剂的不挥发载体、香精的中性固着剂、指甲油除去剂的蒸发阻滞剂、化妆品配方增溶剂(如唇膏)。作为无毒无污染添加剂、PEG被用来调整牙膏配方稠度,而且延长贮存期。PEG还可作为洗发剂、洗面剂、刮脸剂和脱毛剂的稠度调整剂。
⑵PEG可做前、后修面剂的非油脂润滑剂和喷发剂中的柔软剂抗静电剂。
⑶在制皂工业中,PEG作为辅助助剂布景可以用为乳化助剂,可塑性促进剂,而且形成形状鲜明;此外,使用PEG可以保留肥皂的香味,防止肥皂干裂、破碎。同时,改进肥皂的泡沫性,令皮肤表面洗后感到清爽。
PEG还是片状浴室清洗剂、洗发剂、假牙清洗剂的结合剂。
聚醚类材料在日常生活和化学研究中普遍存在,值得注意的是,相似结构的聚醚溶解性差异极大。例如,聚乙二醇(PEG,[–CH2–CH2–O–]n)的水溶性极好,当n ≤ 600时,PEG在水中无限可溶,可广泛应用于化妆品行业。然而,与PEG结构类似的聚甲醛(POM,[–CH2–O–]n)是一种完全不溶于水的塑料。那么问题来了,根据教科书里的经典理论,聚合物重复单元内烃基部分的增加(即其C/O比例的提高),将不利于在水中溶解。
显然,这与PEG,POM的水溶性实验结果背道而驰!早在1969年,Blandamer等人指出PEG的优异水溶性来自于溶剂化后产生的氢键网络与周围水分子的氢键网络匹配度良好。但迄今为止,对于相似结构的聚醚(如PEG和POM)之间的水溶性差异的机理解释尚未提出,也成为该领域的一个未解之谜。
基于此背景,近日,荷兰阿姆斯特丹大学的Sander Woutersen教授联合德国马普高分子研究所的Mischa Bonn教授在国际著名刊物《Nature Communications》上发表了名为“On the origin of the extremely different solubilities of polyethers in water”的论文。研究者结合时间分辨振动光谱,介电松弛谱和从头计算分子动力学模拟等手段,提出影响PEG和POM水溶性差异的根本原因在于氧原子的诱导效应,即对水分子的锚定作用。在PEG链中,氧原子的吸电子诱导效应可充分作用于两侧的碳原子上,氧原子附近将具有较高的电子云密度,更强的极性,则与水分子作用力更强,容易溶胀,进一步溶解。然而对于POM,每个氧原子需要与间隔的氧原子“共享”相邻碳原子的电子,因此其周围电子云密度大大下降,不利于其在水中溶解。
研究者根据之前模拟得到的电荷分布情况,进一步引入水分子,模拟其分子动力学,结果如图2所示,显然,一段时间后,PEG3能与水分子产生相互作用,溶胀后进一步溶解,而POM3更倾向于结构间相互聚集,水分子不易插入。但研究者将POM3中的氧原子电荷参数用PEG3中的参数带入修正后,得到POM3*,令人惊讶的是,模拟后最终POM3*结构中插入了许多水分子,理论上具备较好的水溶性。该结果确认了POM与PEG的水溶性差异的根源在于氧原子的电荷分布,即其诱导效应的强弱。
商品名称:聚乙二醇
化学结构:HO(CH2CH2O)nH,由环氧乙烷聚合而成。
性能及用途:本系列产品无毒、无刺激性,具有良好的水溶性,并与许多有机物组份有良好的相溶性。它们具有优良的润滑性、保湿性、分散性、粘接剂、抗静电剂及柔软剂等,在化妆品、制药、化纤、橡胶、塑料、造纸、油漆、电镀、农药、金属加工及食品加工等行业中均有着极为广泛的应用。
产品特色:采用了乙氧基化催化聚合生产技术,所生产的PEG系列产品分子量准确、分布窄、色泽洁白,各主要质量指标均达到国外同类产品质量标准,其中高分子量PEG在国内尚属罕见!
聚乙二醇(PEG)系列产品质量指标
指标/品种 外观 熔点 PHWFHG 平均分子量 粘度 羟值
PEG-200 无色透明 -50±2 6.0-8.0 190-210 22-23 534-590
PEG-400 无色透明 5±2 6.0-8.0 380-420 37-45 268-294
PEG-600 无色透明 20±2 6.0-8.0 570-630 1.9-2.1 178-196
PEG-800 白色膏体 28±2 6.0-8.0 760-840 2.2-2.4 133-147
PEG-1000 白色蜡状 37±2 6.0-8.0 950-1050 2.4-3.0 107-118
PEG-1500 白色蜡状 46±2 6.0-8.0 1425-1575 3.2-4.5 71-79
PEG-2000 白色固体 51±2 6.0-8.0 1800-2200 5.0-6.7 51-62
PEG-4000 白色固体 55±2 6.0-8.0 3600-4400 8.0-11 25-32
PEG-6000 白色固体 57±2 6.0-8.0 5500-7500 12-16 15-20
PEG-8000 白色固体 60±2 6.0-8.0 7500-8500 16-18 12-15
PEG-10000 白色固体 61±2 6.0-8.0 8600-10500 19-21 8-11
PEG-20000 白色固体 62±2 6.0-8.0 18500-22000 30-35 -
注:精制级聚乙二醇符合药用级标准:熔化时澄清无色,炽灼残渣0.2%,砷盐 3PPM,重金属5PPM。
包装规格:液体PEG采用200Kg镀锌桶包装;膏状PEG采用50Kg广口桶包装;固体PEG采用25Kg塑料衬里纸板桶或编织袋包装。
贮 存:本品无毒、难燃,可按一般化学品运输规定办理,贮存于干燥、通风处,避免阳光照射和雨淋。
1,聚乙二醇是经环氧乙烷聚合而成的,由重复的氧乙烯基组成。不仅具有良好的水溶性,也能溶于二氯甲烷、N`N`-二甲基甲酰胺、苯、乙腈和乙醇等有机溶剂,具有线性(相对分子量5000~30000)或支化(相对分子量力40000~60000)的链状结构,线性PEG分子式为H-(O-CH2-CH2)n-OH。普通的聚乙二醇两端各有一个羟基,若一端以甲基封闭则得到甲氧基聚乙二醇(mPEG),线性mPEG的分子式为CH3-(O-CH2-CH2)n-OH,在多肽和蛋白质的聚乙二醇化修饰研究中应用最多的是mPEG的衍生物。
2,聚乙二醇酯的可塑性和它可提高片剂释放药物的能力,高分子量的聚乙二醇酯(聚乙二醇酯4000和聚乙二醇酯6000)作为制造片剂的粘合剂是很有用途的。聚乙二醇酯可使片剂的表面有光泽而且平滑,同时不易损坏。此外,少量的高分子量的聚乙二醇酯(聚乙二醇酯4000和聚乙二醇酯6000),可以防止糖衣片剂之间粘接合与药瓶之间粘接。
参考资料: http://zhidao.baidu.com/question/16728026.html?si=1&pt=sobar_ik
聚乙二醇二甲醚化学性能稳定、热稳定性好、挥发损失小,具有沸点高、冰点低、蒸汽压低等诸多优点,是一种优良的有机溶剂,对CO2和H2S具有优良的选择吸收脱除功能,适用于煤制合成气的净化以及天然气、油田气、炼厂气和城市煤气中酸性气体的脱除,近年来广泛地应用于气体净化工艺中。
酶的分离纯化方法简介
生物细胞产生的酶有两类:一类由细胞内产生后分泌到细胞外进行作用的酶,称为细胞外酶。这类酶大都是水解酶,如酶法生产葡萄糖所用的两种淀粉酶,就是由枯草杆菌和根酶发酵过程中分泌的。这类酶一般含量较高,容易得到;另一类酶在细胞内产生后并不分泌到细胞外,而在细胞内起催化作用,称为细胞内酶,如柠檬酸、肌苷酸、味精的发酵生产所进行的一系列化学反应,就是在多种酶催化下在细胞内进行的,在类酶在细胞内往往与细胞结构结合,有一定的分布区域,催化的反应具有一定的顺序性,使许多反应能有条不紊地进行。
酶的来源多为生物细胞。生物细胞内产生的总的酶量虽然是很高的,但每一种酶的含量却很低,如胰脏中期消化作用的水解酶种类很多,但各种酶的含量却差别很大。
因此,在提取某一种酶时,首先应当根据需要,选择含此酶最丰富的材料,如胰脏是提取胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、淀粉酶和脂酶的好材料。由于从动物内脏或植物果实中提取酶制剂受到原料的限制,如不能综合利用,成本又很大。目前工业上大多采用培养微生物的方法来获得大量的酶制剂。从微生物中来生产酶制剂的优点有很多,既不受气候地理条件限制,而且动植物体内酶大都可以在微生物中找到,微生物繁殖快,产酶量又丰富,还可以通过选育菌种来提高产量,用廉价原料可以大量生产。
由于在生物组织中,除了我们所需要的某一种酶之外,往往还有许多其它酶和一般蛋白质以及其他杂质,因此为制取某酶制剂时,必须经过分纯化的手续。
酶是具有催化活性的蛋白质,蛋白质很容易变性,所以在酶的提纯过程中应避免用强酸强碱,保持在较低的温度下操作。在提纯的过程中通过测定酶的催化活性可以比较容易跟踪酶在分离提纯过程中的去向。酶的催化活性又可以作为选择分离纯化方法和操作条件的指标,在整个酶的分离纯化过程中的每一步骤,始终要测定酶的总活力和比活力,这样才能知道经过某一步骤回收到多少酶,纯度提高了多少,从而决定着一步骤的取舍。
酶的分离纯化一般包括三个基本步骤:即抽提、纯化、结晶或制剂。首先将所需的酶从原料中引入溶液,此时不可避免地夹带着一些杂质,然后再将此酶从溶液中选择性地分离出来,或者从此溶液中选择性地除去杂质,然后制成纯化的酶制剂。下面就酶的分离纯化的常用方法作一综合介绍:
一、预处理及固液分离技术
1.细胞破碎(cell disruption)
高压均质器法:此法可用于破碎酵母菌、大肠菌、假单胞菌、杆菌甚至黑曲霉菌。将细胞悬浮液在高压下通入一个孔径可调的排放孔中,菌体从高压环境转到低压环境,细胞就容易破碎。菌悬液一次通过均质器的细胞破碎率在12%-67%。细胞破碎率与细胞的种类有关。要达到90%以上的细胞破碎率,起码要将菌悬液通过均质器两次。最好是提高操作压力,减少操作次数。但有人报道,当操作压力达到175Mpa时,破碎率可达100%。当压力超过70Mpa时,细胞破碎率上升较为缓慢。高压均质器的阀门是影响细胞破碎率的重要因素。丝状菌会堵塞均质器的阀门,尤其高浓度菌体时更是如此。在丰富培养基上比在合成培养基上生长的大肠菌更难破碎。
容菌酶处理法:蛋清中含有丰富的溶菌酶,价格便宜,常用来裂解细胞。具体做法是:溶壁微球菌(micrococcus lysodeikticus)43kg,置于0.5%的氯化钠溶液中,使细胞浓度为5%(干重),在35℃用0.68kg(干重)的蛋清处理20min,得到的细胞碎片用相同体积的乙醇处理,用离心机将细胞碎片和胞内蛋白质除去,再将乙醇浓度提高到75%(体积分数),可以得到纯度为5%的过氧化氢酶1500g。
2.离心
离心分离过程可分为离心过滤、离心沉淀、离心分离3种类型,所使用的设备有过滤式离心机、沉降式离心机和离心机。过滤式离心机的转鼓壁上开有小孔,壁上有过滤介质,一般可用于处理悬浮固体颗粒较大、固体含量较高的场合。沉降式离心机用于分离固体浓度较低的固液分离,如发酵液中的菌体,用盐析法或有机溶剂处理过的蛋白质等。分离机用于分离两种互不相溶的、密度有微小差别的乳浊液或含微量固体微粒的乳浊液。
在生物领域采用的离心机系统,除了应具备离心机的一般要求外,还应满足生物生产的技术要求,这包括灭菌、冷却、密封,以保证产品不受污染并不污染环境。现代哦离心机装置包括以下三个步骤,并进行程序控制:离心、离心系统的灭菌及就地清洗。如阿法-拉伐公司离心机产品的装置,具有双重轴向密封,密封由装在转筒主轴上下的碳化硅动环和固定环组成,密封由水连续冷却和润滑,可防止产品被污染,也可防止生产过程中排出的废物对环境的污染。该离心机又如一个密闭的压力容器,可在121℃温度下进行蒸汽灭菌,该离心设备设有环绕离心机转筒的冷却夹套,对悬浮液和浓缩的固体都能进行充分的冷却,并能有效地控制温度,这对于生物制品是非常重要的。如BTPX205型离心机可用于细胞收集、培养液的净化和细胞碎片的分离,可用于疫苗、酶制剂等的提取。该机的其他辅助系统及控制系统也较为完善,如设有压力指示器、力量计、温度传感器和液面传感器。
3.膜分离技术
在蛋白质纯化过程中主要用到的膜分离技术多为超滤。在静压作用下降溶液通过孔径非常小的滤膜,使溶液中分子量较小的溶质透过薄膜,而大分子被截留于膜表面。大多数超滤膜是由一层非常薄的功能膜与较厚的支撑膜结合在一起而组成的。功能膜决定了膜的孔径,而支撑膜提供机械强度以抵抗静压力。超滤浓缩的优点是:操作条件温和,无相变化,对生物活性物质没有破坏。
超滤系统主要由料液贮罐、泵、超滤器、透过液收集罐组成,料液经泵打入超滤器,水及低分子量物质排出超滤器外,被浓缩的料液在料液贮罐、泵、及超滤器中循环。当料液浓缩至一定的倍数后即可作为进一步处理的浓缩料液。
超滤应用于蛋白质类物质的浓缩和脱盐过程中时应注意以下问题:第一,在超滤循环过程中,由于泵和叶轮与料液的摩擦放热作用,料液的温度会逐渐升高,会造成蛋白质分子的损失。因此,料液贮罐应加冷却系统,并安装自动测温及控制系统。第二,某些酶的辅助因子散失为问题:一些酶含有辅助因子,其分子量小,超滤时易从透过液中排除掉,因而在超滤前或超滤后要添加一定浓度的的辅助因子。
还可将超滤与亲和层析相结合以提高分离纯度。其工作原理是:当溶液中欲被分离的蛋白质不受阻碍地通过超滤膜的孔隙时,如果在膜的一侧结合着亲和配基,该蛋白质就会与配基结合因而结聚在膜的这一侧。不与配基结合的其他物质就将穿过孔而被带走。再用适宜的洗脱剂将该蛋白质洗脱下来,洗脱液用于进一步的分离纯化。
4.泡沫分离
原理:将气体通入含多种组分的溶液中,由于这些组分的表面活性由差异,因此在溶液的表面,某些组分将形成泡沫,泡沫的稳定性取决于操作条件及溶液的生物学特性。泡沫中含有更多的表面活性成分,故泡沫的组分种类及其含量与溶液中的不相同。这样,溶液中的组分舅得以分离。
蛋白质较易吸附与气液界面,这有利于其结构的稳定。泡沫分离过程是:蛋白质从主体溶液中扩散到气液界面,该过程可能是可逆的也可能是不可逆的;分子发生重排,一般认为在空气-水界面会形成两种类型的膜,一种是稀膜,另一种是浓膜,可能会发生由多个分子聚集在一起的现象。在气液界面形成的蛋白质膜可以是单层的也可以是多层的。膜的类型取决于主体溶液及气液界面上蛋白质的特性、结构和浓度。
泡沫分离的目的,一方面提高酶蛋白的富集率(泡沫中蛋白质的浓度/最初溶液中蛋白质浓度),另一方面提高酶蛋白的提取率(泡沫中蛋白质的提取率/最初的蛋白质质量),或使多组分混合物中某一组分的分配系数最大。
二、抽提
沉淀
1.盐析
常用的盐析剂是硫酸铵,其溶解度大、价格便宜。硫酸铵沉淀蛋白质的能力很强,其饱和溶液能使大多数的蛋白质沉淀下来。对酶没有破坏作用。
pH的控制:应从酶的溶解度与稳定性两个方面考虑,在酶等电点时其溶解度最小易沉淀,但有些酶再等电点时稳定性较差,因此要选择最佳pH值.一般要求在酶最稳定的pH值的前提下再考虑最适宜酶沉淀的pH值。在操作中一旦确定最佳pH值后,在添加硫酸铵之前甲酸或碱调节好酶液的pH值,要尽量避免溶液pH值的波动以免破坏酶的稳定性。在添加硫酸铵时要注意搅拌,并注意硫酸铵的加入速度,一般是由少到多,缓慢加入,硫酸铵尽可能磨成细粉。
温度的控制:有些酶在较高温度下稳定性能较好,可在常温下进行盐析操作,而对于大多数酶,尽可能在低温下操作。
酶液的净置:加完硫酸铵后,酶液要静置一段时间,使酶蛋白完全沉淀下来,酶静置后,就不要再加以搅拌。
2.有机溶剂沉淀
有机溶剂选择:可用于酶蛋白沉淀的有机溶剂包括醇类物质等,如甲醇、乙醇、异丙醇。乙醇的亲水性能较好,可防止蛋白质的变性,酶蛋白在其中的溶解度也较低。
有机溶剂沉淀操作:有机溶剂一般都使蛋白质变性,当温度较高时变性蛋白质分子就会变成永久失活。因此用有机溶剂处理时最好在0℃以下进行。用有机溶剂沉淀得到的酶蛋白不要放置过久,要尽快加水溶解。
3.聚合物絮凝剂沉淀
聚合物絮凝剂,如葡聚糖和聚乙二醇,与酶分子争夺水分子,具有脱水作用使酶沉淀。聚乙二醇作为一种沉淀剂的优点是在水溶液中,其浓度可达到50%,浓度为6%-12%的蛋白质大都可以沉淀下来。这种试剂不需要低温操作,而且对蛋白质的稳定还有一定的保护作用。聚乙二醇不会被吸附,故在离子交换吸附前不必去除。
4.用金属离子和络合物沉淀
酶和其他蛋白质都会形成金属盐,其溶解度较低。用金属离子沉淀的缺点是酶与金属离子相互作用后,可逆变化较差,尤其是用巯基衍生物,它结合的]金属离子会催化酶变性而失活。
5.用特殊试剂沉淀法
用链霉素可选择性去除核酸,从而使胞内酶沉淀出来。链霉素盐(浓度为0.5-1.0mg/mg蛋白质)对于选择性沉淀核酸的效果比锰离子还要好,酶不易失活。
6.亲和沉淀
将亲和反应的高度选择性、低处理量特性与沉淀操作的大处理量、地选择性有机结合形成了亲和沉淀技术。将配基与可溶性载体偶联后形成载体-配基复合物,该复合物与生物分子结合后在一定条件下可以沉淀出来。
配基-载体复合物可以选择性地与蛋白质结合,溶液中的pH值、离子强度及蛋白质浓度等条件对亲和结合的影响力并不大,只有竞争性的配基会降低产物与原配基的亲和结合力,甚至使亲和结合发生逆转。
引导产生沉淀的方法有:离子交联;加入带相反电荷的聚合物;加入带相反电荷的疏水基团;改变pH值,诱导产生疏水沉淀;温度诱导产生沉淀。
亲和结合:将亲和配基加入到含有目的物蛋白质的溶液中,调节好有关沉淀的条件,使之有利于亲和结合。
洗涤:为经过处理的粗制液中发生亲和沉淀可能会发生非特异性结合,尤其是使用带电的聚合物,离子交换的效应将使其他蛋白质共同沉淀,因此在分离目的物之前要洗涤沉淀物。其做法是:加入适当的清洗剂重新溶解沉淀,再沉淀;或在专一性洗脱之前,彻底清洗沉淀。在上述过程中要始终保持目的蛋白质与配基处于亲和结合状态。
配基-载体复合物与目的蛋白质的分离:分离结束之后,要确保回收目的蛋白质和配基-载体复合物,目的蛋白质要达到一定的纯度,回收率要高
浓缩
生物大分子在制备过程中由于过柱纯化而样品变得很稀,为了保存和鉴定的目的,往往需要进行浓缩。常用的浓缩方法的:
减压加温蒸发浓缩
通过降低液面压力使液体沸点降低,减压的真空度愈高,液体沸点降得愈低,蒸发愈快,此法适用于一些不耐热的生物大分子的浓缩。
空气流动蒸发浓缩 空气的流动可使液体加速蒸发,铺成薄层的溶液,表面不断通过空气流;或将生物大分子溶液装入透析袋内置于冷室,用电扇对准吹风,使透过膜外的溶剂不沁蒸发,而达到浓缩目的,此法浓缩速度慢,不适于大量溶液的浓缩。
冰冻法 生物大分子在低温结成冰,盐类及生物大分子不进入冰内而留在液相中,操作时先将待浓缩的溶液冷却使之变成固体,然后缓慢地融解,利用溶剂与溶质融点介点的差别而达到除去大部分溶剂的目的。如蛋白质和酶的盐溶液用此法浓缩时,不含蛋白质和酶的纯冰结晶浮于液面,蛋白质和酶则集中于下层溶液中,移去上层冰块,可得蛋白质和酶的浓缩液。
吸收法 通过吸收剂直接收除去溶液中溶液分子使之浓缩。所用的吸收剂必需与溶液不起化学反应,对生物大分子不吸附,易与溶液分开。常用的吸收剂有聚乙二醇,聚乙稀吡咯酮、蔗糖和凝胶等,使用聚乙二醇吸收剂时,先将生物大分子溶液装入半透膜的袋里,外加聚乙二醇复盖置于4度下,袋内溶剂渗出即被聚乙二醇迅速吸去,聚乙二醇被水饱和后要更换新的直至达到所需要的体积。
超滤法 超滤法是使用一种特别的薄膜对溶液中各种溶质分子进行选择性过滤的方法,不液体在一定压力下(氮气压或真空泵压)通过膜时,溶剂和小分子透过,大分子受阻保留,这是近年来发展起来的新方法,最适于生物大分子尤其是蛋白质和酶的浓缩或脱盐,并具有成本低,操作方便,条件温和,能较好地保持生物大分子的活性,回收率高等优点。应用超滤法关键在于膜的选择,不同类型和规格的膜,水的流速,分子量截止值(即大体上能被膜保留分子最小分子量值)等参数均不同,必须根据工作需要来选用。另外,超滤装置形式,溶质成份及性质、溶液浓度等都对超滤效果的一定影响。Diaflo 超滤膜的分子量截留值
膜名称
分子量截留值
孔的大的平均直径
XM -300
300,000
140
XM-200
100,000
55
XM-50
50,000
30
PM-30
30,000
22
UM-20
20,000
18
PM-10
10,000
15
UM-2
1,000
12
UM05
500
10
用上面的超滤膜制成空心的纤维管,将很多根这样的管拢成一束,管的两端与低离子强度的缓冲液相连,使缓冲液不断地在管中流动。然后将纤维管浸入待透析的蛋白质溶液中。当缓冲液流过纤维管时,则小分子很易透过膜而扩散,大分子则不能。这就是纤维过滤秀析法,由于透析面积增大,因而使透析时间缩短10倍。
复方聚乙二醇电解质。
软包装锂电池是聚合物电池的另一个名称。与圆柱和方形锂电池相比,具有体积小,重量轻,比能量高,安全性高和设计灵活等优点,之间的区别主要是用于方形电池和圆柱形电池的不锈钢壳或铝壳。软包装电池采用叠加式制造方法,因此在体积密度和重量相同的情况下,其体积和重量均要小一些。