Jump to content

полиэтиленимин

полиэтиленимин
Имена
Название ИЮПАК
Поли(иминоэтилен)
Другие имена
Полиазиридин, Поли[имино(1,2-этандиил)]
Идентификаторы
ХимическийПаук
  • никто
Информационная карта ECHA 100.123.818 Отредактируйте это в Викиданных
Характеристики
(C 2 H 5 N) n , линейная форма
Молярная масса 43,04 ( повторяющаяся единица ), масса полимера переменная
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).

Полиэтиленимин ( ПЭИ ) или полиазиридин представляет собой полимер с повторяющимися звеньями, состоящими из аминогруппы и двух углеродных алифатических спейсеров CH 2 CH 2 . Линейные полиэтиленимины содержат все вторичные амины , в отличие от разветвленных ПЭИ, которые содержат первичные, вторичные и третичные аминогруппы. полностью разветвленных дендримерных формах. Сообщалось также о [1] ПЭИ производится в промышленных масштабах и находит множество применений, обычно обусловленных его поликатионным характером. [2]

Линейный фрагмент ПЭИ
Типичный разветвленный фрагмент PEI
ПЭИ-дендример 4-го поколения

Характеристики

[ редактировать ]

Линейный ПЭИ представляет собой полукристаллическое твердое вещество при комнатной температуре, тогда как разветвленный ПЭИ представляет собой полностью аморфный полимер, существующий в жидком виде при любой молекулярной массе. Линейный полиэтиленимин растворим в горячей воде, при низком pH, в метаноле , этаноле или хлороформе . Нерастворим в холодной воде, бензоле , этиловом эфире и ацетоне . Линейный полиэтиленимин имеет температуру плавления около 67 ° C. [3] Как линейный, так и разветвленный полиэтиленимин можно хранить при комнатной температуре. Линейный полиэтиленимин способен образовывать криогели при замораживании и последующем оттаивании его водных растворов. [3]

Разветвленный ПЭИ можно синтезировать путем раскрытием кольца азиридина полимеризации с . [4] В зависимости от условий реакции можно достичь различной степени разветвления. Линейный ПЭИ доступен путем постмодификации других полимеров, таких как поли(2-оксазолины). [5] или N -замещенные полиазиридины. [6] Линейный ПЭИ синтезирован гидролизом поли(2-этил-2-оксазолина). [7] и продается как jetPEI. [8] В нынешнем поколении in-vivo-jetPEI в качестве предшественников используются специальные полимеры поли(2-этил-2-оксазолина). [9]

Приложения

[ редактировать ]

Полиэтиленимин находит множество применений в таких продуктах, как: моющие средства, клеи, средства для очистки воды и косметика. [10] Благодаря своей способности модифицировать поверхность целлюлозных волокон, PEI используется в качестве влагопрочного агента в процессе производства бумаги . [11] Он также используется в качестве флокулянта с золями кремнезема и в качестве хелатирующего агента, обладающего способностью образовывать комплексы с ионами металлов, таких как цинк и цирконий. [12] Существуют и другие узкоспециализированные приложения PEI:

Биология

[ редактировать ]

ПЭИ имеет ряд применений в лабораторной биологии, особенно в культуре тканей , но также токсичен для клеток, если его использовать в избытке. [13] [14] Токсичность обусловлена ​​двумя разными механизмами: [15] разрушение клеточной мембраны, приводящее к некротической гибели клеток (немедленное), и разрушение митохондриальной мембраны после интернализации, приводящее к апоптозу (отсроченное).

Промоутер вложений

[ редактировать ]

Полиэтиленимины используются в клеточной культуре слабозакрепляющихся клеток для усиления прикрепления. ПЭИ представляет собой катионный полимер; отрицательно заряженные внешние поверхности клеток притягиваются к чашкам, покрытым PEI, что способствует более прочному соединению между клетками и пластиной.

Реагент для трансфекции

[ редактировать ]

Поли(этиленимин) был вторым открытым полимерным агентом трансфекции. [16] после поли-L-лизина. ПЭИ конденсирует ДНК в положительно заряженные частицы, которые связываются с анионными остатками поверхности клетки и переносятся в клетку посредством эндоцитоза . Попав внутрь клетки, протонирование аминов приводит к притоку противоионов и снижению осмотического потенциала. В результате осмотического набухания везикула разрывается, высвобождая комплекс полимер-ДНК (полипплекс) в цитоплазму. Если полиплекс распаковывается, ДНК может свободно диффундировать к ядру. [17] [18]

Пермеабилизация грамотрицательных бактерий

[ редактировать ]

Поли(этиленимин) также является эффективным проницаемым веществом внешней мембраны грамотрицательных бактерий . [19]

CO 2 улавливание

[ редактировать ]

использовался как линейный, так и разветвленный полиэтиленимин Для улавливания CO 2 , часто пропитанный пористыми материалами. Первое использование полимера PEI для улавливания CO 2 было направлено на улучшение удаления CO 2 в космических аппаратах, пропитанных полимерной матрицей. [20] После этого носитель был заменен на МСМ-41, гексагональный мезоструктурированный кремнезем, и большие количества ПЭИ остались в так называемой «молекулярной корзине». [21] Адсорбирующие материалы MCM-41-PEI привели к более высокой адсорбционной способности CO 2 , чем рассматриваемые по отдельности объемные материалы PEI или MCM-41. Авторы утверждают, что в этом случае имеет место синергетический эффект за счет высокой дисперсности ПЭИ внутри пористой структуры материала. В результате этого усовершенствования были разработаны дальнейшие работы по более глубокому изучению поведения этих материалов. Исчерпывающие работы были сосредоточены на адсорбционной способности CO 2 , а также на селективности адсорбции CO 2 /O 2 и CO 2 /N 2 некоторых материалов MCM-41-PEI с полимерами PEI. [22] [23] Кроме того, пропитка PEI была протестирована на различных носителях, таких как матрица из стекловолокна. [24] и монолиты. [25] Однако для соответствующих характеристик в реальных условиях при улавливании после сгорания (умеренные температуры 45–75 °C и наличие влаги) необходимо использовать термически и гидротермально стабильные кремнеземные материалы, такие как SBA-15, [26] который также представляет собой гексагональную мезоструктуру. Влажность и реальные условия также были протестированы при использовании материалов, пропитанных ПЭИ, для адсорбции CO 2 из воздуха. [27]

Детальное сравнение PEI и других аминосодержащих молекул показало превосходную эффективность циклов PEI-содержащих образцов. Также было зарегистрировано лишь незначительное снижение поглощения ими CO 2 при повышении температуры от 25 до 100 °С, что свидетельствует о высоком вкладе хемосорбции в адсорбционную способность этих твердых веществ. По этой же причине адсорбционная емкость в разбавленном CO 2 составляла до 90% от значения в чистом CO 2 высокая нежелательная селективность по отношению к SO 2 . , а также наблюдалась [28] В последнее время было предпринято много усилий для улучшения диффузии ПЭИ внутри пористой структуры используемого носителя. Лучшее диспергирование ПЭИ и более высокая эффективность CO 2 (молярное соотношение CO 2 /NH) были достигнуты за счет пропитки материала PE-MCM-41, окклюдированного темплатом, а не идеальных цилиндрических пор обожженного материала. [29] следуя ранее описанному маршруту. [30] Также изучалось совместное использование органосиланов, таких как аминопропилтриметоксисилан, АП и ПЭИ. Первый подход использовал их комбинацию для пропитки пористых носителей, обеспечивая более быструю кинетику адсорбции CO 2 и более высокую стабильность во время циклов повторного использования, но не более высокую эффективность. [31] Новым методом является так называемая «двойная функционализация». Он основан на пропитке материалов, предварительно функционализированных путем прививки (ковалентного связывания органосиланов). Аминогруппы, введенные обоими путями, продемонстрировали синергический эффект, достигнув высокого поглощения CO 2 до 235 мг CO 2 /г (5,34 ммоль CO 2 /г). [32] Для этих материалов также была изучена кинетика адсорбции CO 2 , которая показала такие же скорости адсорбции, как и пропитанные твердые вещества. [33] Это интересное открытие, учитывая меньший объем пор, доступный в материалах с двойной функциональностью. Таким образом, можно также сделать вывод, что их более высокое поглощение CO 2 и эффективность по сравнению с пропитанными твердыми веществами можно объяснить синергическим эффектом аминогрупп, введенных двумя методами (прививкой и пропиткой), а не более быстрой кинетикой адсорбции.

Модификатор низкой работы выхода для электроники

[ редактировать ]

поли(этиленимин) и этоксилированный поли(этиленимин) (PEIE) являются эффективными модификаторами работы с низкой работой работы для органической электроники. Чжоу и Киппелен и др. показали, что [34] Это могло бы повсеместно уменьшить работу выхода металлов, оксидов металлов, проводящих полимеров, графена и так далее. Очень важно, что проводящий полимер с низкой работой выхода, обработанный в растворе, может быть получен с помощью модификации PEI или PEIE. Основываясь на этом открытии, полимеры широко используются в органических солнечных элементах, органических светодиодах, органических полевых транзисторах, перовскитных солнечных элементах, перовскитных светодиодах, солнечных элементах на квантовых точках и светодиодах и т. д.

Использование при проведении генной терапии ВИЧ.

[ редактировать ]

Полиэтиленимин (ПЭИ), катионный полимер, был широко изучен и показал большие перспективы в качестве эффективного средства доставки генов. Аналогично, пептид Tat ВИЧ-1, пептид, проницаемый для клеток, успешно используется для внутриклеточной доставки генов. [35]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Йемуль, Омпракаш; Имаэ, Тойоко (2008). «Синтез и характеристика поли(этилениминовых) дендримеров». Коллоидная и полимерная наука . 286 (6–7): 747–752. дои : 10.1007/s00396-007-1830-6 . S2CID   98538201 .
  2. ^ Дэвидсон, Роберт Л.; Ситтиг, Маршалл (1968). Водорастворимые смолы . Reinhold Book Corp. ISBN  978-0278916135 .
  3. ^ Jump up to: а б Сорадек, Ситтифонг; Уильямс, Адриан К.; Хуторянский, Виталий В. (24 октября 2022 г.). «Физически сшитые криогели линейного полиэтиленимина: влияние температуры охлаждения и состава растворителя» . Макромолекулы . 55 (21): 9537–9546. Бибкод : 2022МаМол..55.9537S . doi : 10.1021/acs.macromol.2c01308 . ISSN   0024-9297 . S2CID   253149614 .
  4. ^ Жук Д.С., Гембицкий П.А., Каргин В.А. Russian Chemical Reviews; Том 34:7.1965
  5. ^ Танака, Рюичи; Уэока, Исао; Такаки, ​​Ясухиро; Катаока, Казуя; Сайто, Сёго (1983). «Высокомолекулярный линейный полиэтиленимин и поли(N-метилэтиленимин)». Макромолекулы . 16 (6): 849–853. Бибкод : 1983МаМол..16..849Т . дои : 10.1021/ma00240a003 .
  6. ^ Вейтс, Кэтриен Ф.; Геталс, Эрик Дж. (1988). «Новый синтез линейного полиэтиленимина». Полимерный вестник . 19 (1): 13–19. дои : 10.1007/bf00255018 . S2CID   97101501 .
  7. ^ Брисо, Б.; и др. (2003). «Синтез линейных производных полиэтиленимина для трансфекции ДНК». Биоконъюгатная химия . 14 (3): 581–587. дои : 10.1021/bc0200529 . ПМИД   12757382 .
  8. ^ «Высокопроизводительный скрининг «Трансфекция Полиплюс» . Архивировано из оригинала 2 марта 2010 г. Проверено 2 апреля 2010 г.
  9. ^ «Способ производства линейного полиэтиленимина (ПЭИ) для целей трансфекции и линейный ПЕЙ, полученный таким способом» . Архивировано из оригинала 5 августа 2012 г.
  10. ^ Штойерле, Ульрих; Фейерхак, Роберт (2006). «Азиридины». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a03_239.pub2 . ISBN  3527306730 .
  11. ^ Вогберг, Ларс (2000). «Адсорбция полиэлектролитов на целлюлозных волокнах – обзор» . Северный журнал исследований целлюлозно-бумажной промышленности . 15 (5): 586–597. doi : 10.3183/NPPRJ-2000-15-05-p586-597 . S2CID   4942367 .
  12. ^ Мадкур, Тарек М. (1999). Справочник данных по полимерам . Oxford University Press, Inc. с. 490. ИСБН  978-0195107890 .
  13. ^ Ванча А.Р.; и др. (2004). «Использование полиэтилениминового полимера в культуре клеток в качестве фактора прикрепления и усилителя липофекции» . БМК Биотехнология . 4:23 . дои : 10.1186/1472-6750-4-23 . ПМК   526208 . ПМИД   15485583 .
  14. ^ Хантер, AC (2006). «Молекулярные препятствия в разработке полифектинов и механизмы цитотоксичности, индуцированной поликатионами». Обзоры расширенной доставки лекарств . 58 (14): 1523–1531. дои : 10.1016/j.addr.2006.09.008 . ПМИД   17079050 .
  15. ^ Могими, С.М.; и др. (2005). «Двухэтапная поли(этиленимин)-опосредованная цитотоксичность: последствия для переноса генов/терапии» . Молекулярная терапия . 11 (6): 990–995. дои : 10.1016/j.ymthe.2005.02.010 . ПМИД   15922971 .
  16. ^ Буссиф, О.; и др. (1995). «Универсальный вектор для переноса генов и олигонуклеотидов в клетки в культуре и in vivo: полиэтиленимин» . Труды Национальной академии наук . 92 (16): 7297–7301. Бибкод : 1995PNAS...92.7297B . дои : 10.1073/pnas.92.16.7297 . ПМК   41326 . ПМИД   7638184 .
  17. ^ Рудольф, К; Лозье, Дж; Наундорф, С; Мюллер, Р.Х.; Рознекер, Дж (2000). «Доставка генов in vivo в легкие с использованием полиэтиленимина и расщепленных полиамидоаминовых дендримеров». Журнал генной медицины . 2 (4): 269–78. doi : 10.1002/1521-2254(200007/08)2:4<269::AID-JGM112>3.0.CO;2-F . ПМИД   10953918 . S2CID   31273799 .
  18. ^ Акинк, А; Томас, М; Клибанов А.М.; Лангер, Р. (2004). «Изучение трансфекции ДНК, опосредованной полиэтиленимином, и гипотезы протонной губки». Журнал генной медицины . 7 (5): 657–663. дои : 10.1002/jgm.696 . ПМИД   15543529 . S2CID   25740208 .
  19. ^ Хеландер, И.М.; Алакоми, Х.-Л.; Латва-Кала, К.; Коски, П. (1 октября 1997 г.). «Полиэтиленимин является эффективным проницаемым средством грамотрицательных бактерий» . Микробиология . 143 (10). Общество микробиологов: 3193–3199. дои : 10.1099/00221287-143-10-3193 . ISSN   1350-0872 . ПМИД   9353921 .
  20. ^ Сатьяпал, С.; Филберн, Т.; Трела, Дж.; Стрэндж, Дж. (2001). «Эксплуатационные характеристики и свойства твердого аминного сорбента для удаления углекислого газа в системах жизнеобеспечения космического пространства». Энергетика и топливо . 15 (2): 250–255. дои : 10.1021/ef0002391 .
  21. ^ Сюй, Х.; Песня, К.; Андресен, Дж. М.; Миллер, Б.Г.; Скарони, AW (2002). «Новое модифицированное полиэтиленимином мезопористое молекулярное сито типа МСМ-41 как высокоемкий адсорбент для улавливания CO2». Энергетика и топливо . 16 (6): 1463–1469. дои : 10.1021/ef020058u .
  22. ^ X. Сюй, К. Сонг, Р. Винчек, Дж. М. Андресен, Б. Г. Миллер, А. В. Скарони, Fuel Chem. Див. Препр. 2003 г.; 48 162–163
  23. ^ X. Сюй, К. Сонг, Б. Г. Миллер, А. В. Скарони, Индиана. англ. Ткань. Рез. 2005 г.; 44 8113-8119
  24. ^ Ли, П.; Ге, Б.; Чжан, С.; Чен, С.; Чжан, К.; Чжао, Ю. (2008). «Улавливание CO2 волокнистым адсорбентом, модифицированным полиэтиленимином». Ленгмюр . 24 (13): 6567–6574. дои : 10.1021/la800791s . ПМИД   18507414 .
  25. ^ К. Чен, С.Т. Ян, В.С. Ан, Р. Рю, "Title" Chem. Коммун. (2009) 3627-3629
  26. ^ Санс, Р.; Каллеха, Г.; Аренсибия, А.; Санс-Перес, ES (2010). «Адсорбция CO2 на разветвленном мезопористом кремнеземе SBA-15, пропитанном полиэтиленимином». Прил. Серфинг. Наука . 256 (17): 5323–5328. Бибкод : 2010ApSS..256.5323S . дои : 10.1016/j.apsusc.2009.12.070 .
  27. ^ Гепперт, А.; Чаун, М.; Мэй, РБ; Пракаш, Г.К. Сурья; Ола, Джорджия; Нарайанан, СР (2011). «Улавливание углекислого газа из воздуха с помощью регенерируемого твердого адсорбента на основе полиамина». Журнал Американского химического общества . 133 (50): 20164–7. дои : 10.1021/ja2100005 . ПМИД   22103291 .
  28. ^ Санс-Перес, ES; Оливарес-Марин, М.; Аренсибия, А.; Санс, Р.; Каллеха, Г.; Марото-Валер, ММ (2013). «Характеристики адсорбции CO2 аминофункционализированного SBA-15 в условиях после сгорания». Межд. Дж. Грин. Газ-контроль . 17 : 366. doi : 10.1016/j.ijggc.2013.05.011 . hdl : 10115/11746 .
  29. ^ Гейдари-Горджи, А.; Бельмабхаут, Ю.; Саяри, А. (2011). «Мезопористый диоксид кремния, пропитанный полиэтиленимином: влияние аминной нагрузки и поверхностных алкильных цепей на адсорбцию CO2». Ленгмюр . 27 (20): 12411–6. дои : 10.1021/la202972t . ПМИД   21902260 .
  30. ^ Юэ, МБ; Солнце, LB; Цао, Ю.; Ван, Ю.; Ван, ZJ; Чжу, Дж. Х. (2008). «Эффективный улавливатель CO2, полученный из синтезированного MCM-41, модифицированного амином». хим. Евро. Дж . 14 (11): 3442–51. дои : 10.1002/chem.200701467 . ПМИД   18283702 .
  31. ^ Чой, С.; Грей, МЛ; Джонс, CW (2011). «Твердые абсорбенты на основе аминов, сочетающие высокую адсорбционную способность и способность к регенерации для улавливания CO2 из окружающего воздуха». ChemSusChem . 4 (5): 628–35. Бибкод : 2011ЧСЧ...4..628С . дои : 10.1002/cssc.201000355 . ПМИД   21548105 .
  32. ^ Санс, Р.; Каллеха, Г.; Аренсибия, А.; Санс-Перес, ES (2013). «Разработка высокоэффективных адсорбентов для улавливания CO2 на основе метода двойной функционализации прививки и пропитки». Дж. Матер. хим. А. 1 (6): 1956. doi : 10.1039/c2ta01343f .
  33. ^ Санс, Р.; Каллеха, Г.; Аренсибия, А.; Санс-Перес, ES (2013). «Поглощение CO2 и кинетика адсорбции SBA-15 с расширенными порами, дважды функциональными аминогруппами». Энергетика и топливо . 27 (12): 7637. doi : 10.1021/ef4015229 .
  34. ^ Чжоу, Ю.; Источники-Эрнандес, К.; Шим, Дж.; Мейер, Дж.; Джордано, Эй Джей; Ли, Х.; Вингет, П.; Пападопулос, Т.; Чеун, Х.; Ким, Дж.; Фенолл, М.; Диндар, А.; Хаске, В.; Наджафабади, Э.; Хан, ТМ; Соджуди, Х.; Барлоу, С.; Грэм, С.; Бредас, Ж.-Л.; Мардер, СР; Кан, А.; Киппелен, Б. (2012). «Универсальный метод производства электродов с малой работой работы для органической электроники». Наука 336 (6079): 327–332. Бибкод : 2012Sci...336..327Z . дои : 10.1126/science.1218829 . ПМИД   22517855 . S2CID   9949593 .
  35. ^ Ямано, Сейичи; Дай, Джисен; Ханатани, Сигеру; Хаку, Кен; Яманака, Такуто; Ишиока, Мика; Такаяма, Тадахиро; Ювиенко, Карло; Хапли, Сачин; Мурси, Амр М.; Монтклер, Джин К. (01 февраля 2014 г.). «Долгосрочная эффективная доставка генов с использованием полиэтиленимина с модифицированным пептидом Tat» . Биоматериалы . 35 (5): 1705–1715. doi : 10.1016/j.bimaterials.2013.11.012 . ISSN   0142-9612 . ПМИД   24268201 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: e712b3c749e7953df8f28185c0b71eec__1718128380
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/e7/ec/e712b3c749e7953df8f28185c0b71eec.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Polyethylenimine - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)