Introduction du polyéthylène glycol (PEG)

Jul 07, 2023

Synthèse du PEG

Le PEG peut être synthétisé par polymérisation anionique de l'oxyde d'éthylène et de tout initiateur hydroxyle. Le groupe hydroxyle peut provenir de l’eau, de l’éthylène glycol ou de tout diol. Ils peuvent également être dérivés d'époxyéthane par polymérisation par ouverture de cycle. Habituellement, le processus de polymérisation produit une famille de molécules PEG avec une large distribution gaussienne des poids moléculaires. Le PEG ne porte que deux groupes fonctionnels, ce qui limite les possibilités de dérivatisation ultérieure avec d'autres résidus ou de ciblage de ligands. Par conséquent, les PEG commerciaux sont disponibles avec différents degrés de polymérisation et groupes fonctionnels activés.

Propriétés du PEG

Le PEG doit sa renommée à sa grande flexibilité structurelle, sa biocompatibilité, son amphiphilie, dépourvue de tout obstacle stérique, et sa grande capacité d'hydratation. Le PEG est soluble dans l'eau, l'éthanol et de nombreux autres solvants organiques, comme le DMF, le dichlorométhane, le toluène, l'acétonitrile, l'acrylonitrile, etc. Il présente peu de toxicité et peut être éliminé de l'organisme intact soit par les reins (pour les PEG < 30 kDa), soit dans les selles (pour les PEG > 20 kDa). En dehors de cela, le PEG est également non irritant et stable à la chaleur, aux acides et aux alcalis, il peut donc être largement utilisé dans diverses applications pharmaceutiques.

Les produits de la série PEG ont des propriétés différentes en fonction des différents poids moléculaires (Mw). Du point de vue de l'apparence, les PEG avec un Mw de 200 à 700 sont normalement liquides à température ambiante, et ceux avec un Mw > 700 passeront progressivement de semi-solides à des solides mous (Mw entre 1 000 et 2 000), et enfin à des solides cristallins durs. (Mw > 2000). D'autre part, à mesure que le Mw augmente, la solubilité dans l'eau, la pression de vapeur, l'absorption d'eau et la solubilité dans les solvants organiques du PEG diminueront en conséquence, tandis que le point de congélation, la densité relative, le point d'éclair et la viscosité augmenteront en conséquence. Le tableau suivant répertorie brièvement plusieurs propriétés des produits PEG avec différents Mw.

PEG et dérivés PEG

Ester PEG-NHS ; PEG-aldéhyde ; PEG-maléimide ; PEG-hydrazide ; PEG-amine; PEG-alcyne ; PEG-azide ; PEG-vinylsulfone ; PEG-thiol.

Le PEG, un polymère à squelette polyéther, est synthétisé par polymérisation par ouverture de cycle de l'oxyde d'éthylène en utilisant dans les cas courants ou généralement du méthanol ou de l'eau comme initiateur. La réaction donne des produits avec un ou deux groupes hydroxyles à chaîne terminale appelés respectivement monométhoxy-PEG (mPEG-OH) ou diol-PEG (HO-PEG-OH) (Fig. 2).

Le seul groupe hydroxyle dans le cas de la forme méthoxy, ou les deux dans le cas du PEG diol, peut être modifié pour être réactif envers différents groupes chimiques par plusieurs stratégies d'activation. De nos jours, un certain nombre de PEG activés sont disponibles dans le commerce. Ces dérivés sont généralement monofonctionnels, que ce soit dans leur structure linéaire ou ramifiée. Les structures chimiques de plusieurs dérivés clés du PEG sont illustrées à la figure 2. Ces dérivés sont principalement connus par leur Mw.

Technique de PEGylation

La PEGylation est définie comme la fixation covalente de chaînes de poly(éthylène glycol) (PEG) à des substances bioactives, telles que des nanoparticules, des protéines, des peptides ou des molécules non peptidiques. Cette technologie est apparue progressivement avec les progrès dans le domaine des produits biologiques et de la chimie des polymères et a été exploitée pour améliorer les applications pharmaceutiques d'une large gamme de produits thérapeutiques. De nos jours, la PEGylation est devenue la principale approche pour surmonter la plupart des limites des produits biologiques et du nombre de produits PEGylés approuvés par la FDA, tels que les enzymes (adénosine désaminase bovine et urate oxydase), les cytokines (interféron-α2a, interféron-α2b), les facteurs de stimulation des colonies de granulocytes, des hormones (époétine-β), des anticorps et leurs fragments et d'autres molécules organiques (pegvisomant, pegatinib) sont sur le marché.

Les références

1.D'souza, AA; Shegokar, R., Polyéthylène glycol (PEG) : un polymère polyvalent pour les applications pharmaceutiques. Avis d'expert sur l'administration de médicaments 2016, 13 (9), 1257-1275.