Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлено с Pluronic )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Общая структура
с a = 2–130 и b = 15–67

Полоксамеры представляют собой неионные триблок- сополимеры, состоящие из центральной гидрофобной цепи полиоксипропилена (поли (пропиленоксид)), фланкированной двумя гидрофильными цепями полиоксиэтилена (поли (этиленоксид)). Слово полоксамер было придумано изобретателем BASF Ирвингом Шмолкой, который получил патент на эти материалы в 1973 году. [1] Полоксамеры также известны под торговыми названиями Pluronic , [2] Kolliphor (фармацевтическая степень), [3] и Synperonic . [4]

Поскольку длину полимерных блоков можно изменять, существует множество различных полоксамеров, которые имеют немного разные свойства. Для общего термина полоксамер эти сополимеры обычно обозначаются буквой P (для полоксамера), за которой следуют три цифры: первые две цифры, умноженные на 100, дают приблизительную молекулярную массу полиоксипропиленового ядра, а последняя цифра, умноженная на 10, дает процентное содержание полиоксиэтилена (например, P407= полоксамер с молекулярной массой полиоксипропилена 4000 г / мес. и содержанием полиоксиэтилена 70%). Для торговых наименований Pluronic и Synperonic кодирование этих сополимеров начинается с буквы, обозначающей его физическую форму при комнатной температуре (L = жидкость, P = паста, F = хлопья (твердое вещество)), за которой следуют две или три цифры, первая цифра ( две цифры в трехзначном числе) в числовом обозначении, умноженное на 300, указывает приблизительную молекулярную массу гидрофоба; а последняя цифра x 10 дает процентное содержание полиоксиэтилена (например, L61 указывает молекулярную массу полиоксипропилена 1800 г / моль и 10% -ное содержание полиоксиэтилена ). В приведенном примере полоксамер 181 (P181) = Pluronic L61 и Synperonic PE / L 61.

Мицеллизация и фазовые переходы [ править ]

Важной характеристикой растворов полоксамеров является их температурно-зависимая самосборка и термогелеобразование. Концентрированные водные растворы полоксамеров являются жидкими при низкой температуре и образуют гель при более высокой температуре в обратимом процессе. Переходы, которые происходят в этих системах, зависят от состава полимера (молекулярной массы и молярного соотношения гидрофильность / гидрофобность ).

При низких температурах и концентрациях (ниже критической температуры мицелл и критической концентрации мицелл ) в растворе присутствуют отдельные блок-сополимеры (унимеры). Выше этих значений происходит агрегация отдельных унимеров в процессе, называемом мицеллообразованием . Эта агрегация вызывается дегидратацией гидрофобного полиоксипропиленового блока, который становится все менее растворимым по мере увеличения концентрации полимера или температуры. Агрегация нескольких унимеров происходит для минимизации взаимодействия блоков PPO с растворителем. Таким образом, ядро ​​агрегатов состоит из нерастворимых блоков (полиоксипропилен), в то время как растворимая часть ( полиоксиэтилен ) образует оболочку мицелл.

Было показано, что механизмы мицеллообразования в состоянии равновесия зависят от двух времен релаксации: (1) первое и самое быстрое (в масштабе десятков микросекунд) соответствует обмену унимерами между мицеллами и объемным раствором и следует модели Аньянссона-Уолла (шаг Поэтапное введение и вытеснение одиночных полимерных цепей), [5] и (2) второй, гораздо более медленный (в миллисекундном диапазоне), объясняется образованием и разрушением целых мицеллярных единиц, что приводит к окончательному уравновешиванию размеров мицелл. .

Помимо сферических мицелл, также могут образовываться удлиненные или червеобразные мицеллы. Окончательная геометрия будет зависеть от энтропийных затрат на растяжение блоков, которые напрямую связаны с их составом (размером и соотношением полиоксипропилен / полиоксиэтилен ). [6] Механизмы, участвующие в преобразовании формы, отличаются от динамики мицеллообразования. Были предложены два механизма перехода мицелл блок-сополимера от сферы к стержню, при которых рост мицелл может происходить путем (A) слияния / фрагментации мицелл или (B) одновременного слияния / фрагментации мицелл и обмена унимеров с последующим сглаживанием. стержневых конструкций. [7]

При более высоких приращениях температуры и / или концентрации могут происходить другие явления, такие как образование высокоупорядоченных мезофаз (кубических, гексагональных и пластинчатых). В конце концов, полная дегидратация блоков полиоксипропилена и разрушение цепей полиоксиэтилена приведет к помутнению и / или макроскопическому разделению фаз. Это связано с тем, что водородная связь между полиоксиэтиленом и молекулами воды разрушается при высокой температуре, и полиоксиэтилен также становится нерастворимым в воде.

На фазовые переходы также можно в значительной степени повлиять использование добавок, таких как соли и спирты. Взаимодействие с солями связано с их способностью действовать как формирователи структуры воды ( высаливание ) или разрушители структуры воды (засаливание). Высаливающие соли увеличивают самогидратацию воды за счет водородных связей и уменьшают гидратацию сополимеров, тем самым снижая критическую температуру мицелл и критическую концентрацию мицелл . Внесенные электролиты уменьшают самогидратацию воды и увеличивают гидратацию полимера, тем самым увеличивая критическую температуру мицелл и критическую концентрацию мицелл . Различные соли были классифицированы серией Хофмайстера.по их «высаливающей» силе. Различные фазовые диаграммы, характеризующие все эти переходы, были построены для большинства полоксамеров с использованием большого разнообразия экспериментальных методов (например, SAXS, дифференциальной сканирующей калориметрии, измерения вязкости, светорассеяния).

Использует [ редактировать ]

Благодаря своей амфифильной структуре полимеры обладают свойствами поверхностно-активных веществ, которые делают их полезными в промышленных применениях. Среди прочего, их можно использовать для увеличения водорастворимости гидрофобных маслянистых веществ или иного увеличения смешиваемости двух веществ с разной гидрофобностью. По этой причине эти полимеры обычно используются в промышленности, косметике и фармацевтике. Их также оценивали для различных приложений доставки лекарств, и было показано, что они повышают чувствительность лекарственно-устойчивых раковых образований к химиотерапии.

В биопроцессах полоксамеры используются в средах для культивирования клеток из-за их амортизирующего действия, поскольку их добавление приводит к менее напряженным условиям сдвига для клеток в реакторах.

В материаловедении полоксамер P123 недавно был использован в синтезе мезопористых материалов, в том числе SBA-15.

При смешивании с водой концентрированные растворы полоксамеров могут образовывать гидрогели. Эти гели легко экструдируются, выступая в качестве носителя для других частиц, и используются для роботизированной заливки . [8]

Биологический эффект [ править ]

Работа под руководством Кабанова недавно показала, что некоторые из этих полимеров, первоначально считавшиеся инертными молекулами-носителями, оказывают очень реальное влияние на биологические системы независимо от переносимого ими лекарства. Было показано, что полоксамеры включаются в клеточные мембраны, влияя на микровязкость мембран. Полимеры, по-видимому, имеют наибольший эффект, когда они поглощаются клеткой в ​​виде унимера, а не мицеллы . [9]

Воздействие на раковые клетки с множественной лекарственной устойчивостью

Было показано, что полоксамеры преимущественно нацелены на раковые клетки из-за различий в мембране этих клеток по сравнению с нераковыми клетками. Также было показано, что полоксамеры ингибируют белки MDR и другие переносчики оттока лекарств на поверхности раковых клеток; белки MDR ответственны за отток лекарств из клеток и, следовательно, увеличивают восприимчивость раковых клеток к химиотерапевтическим агентам, таким как доксорубицин.

Другим действием полимеров на раковые клетки является ингибирование продукции АТФ в раковых клетках с множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ). Полимеры, по-видимому, ингибируют респираторные белки I и IV, и влияние на дыхание, по-видимому, является избирательным для раковых клеток с множественной лекарственной устойчивостью, что может быть объяснено различием в источниках топлива между множественными и чувствительными клетками (жирные кислоты и глюкоза соответственно).

Также было показано, что полоксамеры усиливают протоапоптотическую сигнализацию, снижают антиапоптозную защиту в клетках с множественной лекарственной устойчивостью, ингибируют систему детоксикации глутатиона / глутатион-S-трансферазы, вызывают высвобождение цитохрома С, увеличивают количество активных форм кислорода в цитоплазме и устраняют секвестр лекарств в цитоплазматических пузырьках.

Влияние на ядерный фактор каппа B

Было показано, что некоторые полоксамеры, такие как P85, не только способны транспортировать гены-мишени к клеткам-мишеням, но также увеличивают экспрессию генов. Было показано, что некоторые полоксамеры, такие как P85 и L61, стимулируют транскрипцию генов NF kappaB, хотя механизм, с помощью которого это достигается, в настоящее время неизвестен, за исключением того, что было показано, что P85 индуцирует фосфорилирование ингибирующей каппа.

Возможная деградация при обработке ультразвуком

Wang et al. сообщили, что водные растворы полоксамера 188 (Pluronic® F-68) и полоксамера 407 (Pluronic® F-127), обработанные ультразвуком в присутствии или в отсутствие многостенных углеродных нанотрубок (MWNT), могут стать высокотоксичными для культивируемых клеток. Более того, токсичность коррелирует с сонолитическим разложением полимеров. [10]

Ссылки [ править ]

  1. ^ США 3740421 
  2. ^ "BASF - Информация о продукте Каталог химикатов - Плюроникс" . Веб-сайт корпорации BASF . Проверено 9 декабря 2008 .
  3. ^ Полоксамеры BASF Pharma Solutions
  4. ^ Croda - www.croda.com/healthcare/poloxamers
  5. ^ EAG Aniansson; С. Н. Уолл (1974). «Кинетика ступенчатой ​​ассоциации мицелл». J. Phys. Chem . 78 (10): 1024–1030. DOI : 10.1021 / j100603a016 .
  6. ^ П. Александридис; Т. Алан Хаттон (1995). «Блок-сополимерные поверхностно-активные вещества поли (этиленоксид) -поли (пропиленоксид) -поли (этиленоксид) в водных растворах и на границах раздела: термодинамика, структура, динамика и моделирование». Colloids Surf. Physicochem. Англ. Asp . 96 (1–2): 1–46. DOI : 10.1016 / 0927-7757 (94) 03028-X .
  7. ^ А.Г. Денкова; Э. Мендес; М.-К. Коппенс (2010). «Неравновесная динамика мицелл блок-сополимера в растворе: последние выводы и открытые вопросы». Мягкая материя . 6 (11): 2351–2357. Bibcode : 2010SMat .... 6.2351D . DOI : 10.1039 / C001175B .
  8. ^ Feilden, Эзра (2016). «Робокастинг конструкционных керамических деталей гидрогелевыми красками». Журнал Европейского керамического общества . 36 (10): 2525–2533. DOI : 10.1016 / j.jeurceramsoc.2016.03.001 . hdl : 10044/1/29973 .
  9. ^ Бартракова Е.В.; Кабанов А.В. (2008). «Блок-сополимеры плюроника: эволюция концепции доставки лекарств от инертных наноносителей до модификаторов биологической реакции» . J. Control. Релиз . 130 (2): 98–106. DOI : 10.1016 / j.jconrel.2008.04.013 . PMC 2678942 . PMID 18534704 .  
  10. Перейти ↑ Wang R, Hughes T, Beck S, Vakil S, Li S, Pantano P, Draper RK (2013). «Образование токсичных продуктов разложения путем обработки диспергаторов Pluronic® ультразвуком: значение для тестирования нанотоксичности» . Нанотоксикология . 7 (7): 1272–81. DOI : 10.3109 / 17435390.2012.736547 . PMC 3657567 . PMID 23030523 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Кармаркар А.Б., Гонджари И.Д., Хосмани А.Х. (2008). «Полоксамеры и их применение» . Статьи студентов аптек .

Внешние ссылки [ править ]

  • Видео Полоксамер-188: революционный подход к лечению травм