жаңалықтар

Полиэтиленимин(қысқаша PEI), CAS нөмірі 9002-98-6, суда еритін катионды полимер болып табылады. Оның негізгі ерекшелігі - оның молекулалық тізбегі көптеген амин топтарына (бірінші аминдер, екінші аминдер және үшіншілік аминдер) бай. Бұл құрылым оның күшті сілтілігін, жоғары реактивтілігін және бірегей физика-химиялық қасиеттерін анықтайды. Полиэтиленимин көптеген салаларда алмастырылмайтын қолдану құндылығына ие.

I. Негізгі ақпарат: құрылымы және жіктелуі

1. Химиялық құрылымы

PEI қайталанатын бірлігі - -CH₂CH₂NH-, ал оның молекулалық тізбегіндегі амин топтары оған күшті катиондық қасиеттер береді (pKa≈10) - тіпті бейтарап немесе әлсіз қышқылдық жағдайда да амин топтары протондалу мүмкін (-NH₂→-NH₃⁺), бұл оның суда ерігіштігінің, кешен түзу қабілетінің және беттік адсорбциясының негізгі көзі болып табылады.

Әртүрлі құрылымдарға сәйкес, олар негізінен екі санатқа бөлінеді:

Сызықтық полиэтиленимин (L-PEI): Молекулалық тізбек сызықтық, екіншілік аминдер негізгі амин тобы ретінде (шамамен 90%), ал біріншілік және үшіншілік аминдердің үлесі төмен. Салыстырмалы молекулалық масса таралуы тар, ал тазалығы жоғарырақ.

Тармақталған полиэтиленимин (B-PEI): Молекулалық тізбекте көптеген бүйір тізбектер бар, олардың құрамында біріншілік аминдер (≈25%), екіншілік аминдер (≈50%) және үшіншілік аминдер (≈25%) теңдестірілген үлесі бар және жоғары реактивтілікке ие. Бұл өнеркәсіпте ең көп қолданылатын түрі.

2. Негізгі физикалық қасиеттер

II. Негізгі ерекшеліктері: Неліктен PEI кеңінен қолданылады?

Күшті катиондық қасиет және кешен түзу қабілеті: Протондаудан кейін амин тобы оң зарядқа ие және теріс зарядталған заттармен (мысалы, ДНҚ, РНҚ, аниондық бояғыштар, саздар және металл иондары) тұрақты кешендерді түзе алады, бұл оның генді жеткізудегі, суды өңдеудегі және металды адсорбциялаудағы негізгі әсер ету механизмі болып табылады.

Жоғары реактивтілік: Амин топтары (әсіресе бастапқы аминдер) әртүрлі реакцияларға (мысалы, Майкл қосу, эпоксидті сақинаны ашу, ацилдеу, көлденең байланыстыру реакциялары) қатыса алады және материал бетін функционалдау үшін көлденең байланыстырушы агенттер мен модификаторлар ретінде пайдаланылуы мүмкін.

Суда ерігіштігі және қабықша түзу қасиеті: Суда жақсы ерігіштігі оны өңдеуді жеңілдетеді. Кептіруден кейін ол тығыз қабықша түзе алады, ал қабықша белгілі бір адгезия және тосқауыл қасиеттеріне ие.

Күшті сілтілік: Молекуладағы амин топтарының көп болуы оның сулы ерітіндісін күшті сілтілі етеді (рН≈10-нан 12-ге дейін) және ол қышқыл заттармен бейтараптандыру реакцияларына түсе алады.

III.Полиэтиленимин не үшін қолданылады(Сұраныс сценарийлері бойынша жіктелген

1. Биомедициналық сала (негізгі: Гендерді жеткізу векторлары

PEI қазіргі уақытта ең көп қолданылатын вирустық емес ген векторларының бірі болып табылады:

Катиондық PEI және аниондық ДНҚ/РНҚ электростатикалық өзара әрекеттесу арқылы «PEI-нуклеин қышқылы кешенін» құрайды, бұл нуклеин қышқылдарын нуклеазалармен ыдыраудан қорғап қана қоймай, сонымен қатар олардың эндоцитоз арқылы жасушаларға енуіне мүмкіндік береді. Сонымен қатар, PEI-дің «протон губкасы әсері» (протондаудан кейін жасуша ішіндегі протондарды сіңіру) көпіршіктердің жарылуын тудыруы нуклеин қышқылдарының цитоплазмаға бөлінуіне ықпал етуі мүмкін;

Қолданылуы: Гендік терапия (мысалы, ісіктер мен генетикалық ауруларға ген жеткізу), нуклеин қышқылына қарсы вакцина жеткізу, жасуша трансфекциясы эксперименттері (зертханаларда жиі қолданылатын PEI трансфекция реагенті);

Ескерту: Жоғары молекулалық салмақтағы PEI салыстырмалы түрде жоғары цитоуыттылыққа ие. Қазіргі уақытта уыттылығы төмен модификацияланған PEI (мысалы, peG-модификацияланған PEI және айқас байланысқан PEI нанобөлшектері) жасалды.

2. Суды тазарту саласы (негізгі: Флокулянттар, Адсорбенттер)

Флокулянт: катиондық қасиетіПолиэтиленимин ПЭИсудағы теріс зарядталған аспалы бөлшектерді (мысалы, құм, органикалық заттар және бактериялар) бейтараптандыра алады, бұл бөлшектердің агрегациясына және тұнуына әкеледі. Ол ауыз суды тазарту және өнеркәсіптік ағынды суларды тазарту үшін қолданылады (мысалы, басып шығару және бояу, қағаз жасау ағынды сулары), әсіресе лайлылығы жоғары және органикалық заттардың көп мөлшері бар ағынды суларды тазарту үшін жарамды.

Адсорбент Полиэтиленимин PEI амин тобы ауыр металл иондарымен (мысалы, Cu²⁺, Ni²⁺, Cr⁶⁺, Pb²⁺) координациялық байланыстар түзе алады және өнеркәсіптік ағынды сулардағы ауыр металдарды кетіру үшін пайдаланылуы мүмкін. Сондай-ақ, адсорбциялық қабілеттілікті арттыру үшін оны полиэтилениминмен модификацияланған адсорбциялық материалдарға (мысалы, PEI-белсендірілген көмір, PEI-нанофабралар) жасауға болады.

3. Материал бетін өзгерту саласы (негізгі: функционалдық өзгерту)

Қағаз/талшықты модификациялау: Полиэтилениминді PEI өңдеу қағаздың ылғалға төзімділігін, суға төзімділігін және басып шығару мүмкіндігін арттыра алады (талшық бетіндегі гидроксил топтарымен айқас байланыс арқылы) және арнайы қағаз өндірісінде (мысалы, қаптама қағазы, сүзгі қағазы) қолданылады.

Металл бетін өңдеу: Полиэтиленимин металл бетінде қорғаныс қабықшасын түзе алады, бұл металдың коррозияға төзімділігін арттырады, сонымен қатар металл жабындары үшін адгезия промоторы ретінде қызмет ете алады.

Полимер материалын модификациялау: PEI полимерлердің үйлесімділігі мен адгезиясын жақсарту үшін (мысалы, полиуретан мен эпоксидті шайырлардың айқас байланыстыру модификациясы) немесе материалдардың гидрофильділігін арттыру үшін (мысалы, PEI-модификацияланған полиолефин пленкалары) көлденең байланыстырушы агент немесе үйлесімділік ретінде қолданылады.

4. Басқа өнеркәсіптік қолданыстар

Желімдер мен герметиктер: PEI амин тобы альдегидтермен, изоцианаттармен және т.б. көлденең байланыс реакцияларынан өте алады және су негізіндегі желімдерді қатайтатын агент ретінде пайдаланылуы мүмкін. Полиэтиленимин ағашты, қағазды және металды жабыстыру үшін қолданылады, жоғары жабысу беріктігімен және жақсы су өткізбейтіндігімен ерекшеленеді.

Бояғыштар және пигменттер өнеркәсібі: Полиэтиленимин PEI катионды бояғыштарды бекітуші ретінде (әсіресе мақта және жібек сияқты табиғи талшықтарды бояу үшін) пайдаланылуы мүмкін, бұл бояғыштардың адгезиясын және жуылуын арттырады; Полиэтиленимин пигменттердің агломерациясын болдырмау үшін пигмент диспергаторы ретінде де қолданыла алады.

Мұнай өндіру: PEI мұнай кеніштеріндегі суды тазартуда (мысалы, суды өшіру және профильді басқару агенттері) немесе бұрғылау сұйықтықтарының тұрақтылығын жақсарту үшін бұрғылау сұйықтығына қоспа ретінде қолданылады.

Молекулалық салмағын (төмен молекулалық салмағы, төмен уыттылығы; жоғары молекулалық салмағы, жоғары белсенділігі), құрылымын (сызықтық және тармақталған) және модификация әдістерін (peG-илдеу, көлденең байланыстыру және қосылыс түзу) реттеу арқылыполиэтиленимин, оны жоғары деңгейлі салаларда (мысалы, дәрі-дәрмекті мақсатты жеткізу және арнайы функционалды материалдар) қолдануды одан әрі кеңейтуге болады.