naujienos

Polietileniminas(trumpai PEI), kurio CAS numeris yra 9002-98-6, yra vandenyje tirpus katijoninis polimeras. Jo pagrindinė savybė yra ta, kad jo molekulinėje grandinėje gausu amino grupių (pirminiai aminai, antriniai aminai ir tretiniai aminai). Ši struktūra lemia stiprų šarmingumą, didelį reaktyvumą ir unikalias fizikochemines savybes. Polietileniminas turi nepakeičiamą pritaikymo vertę įvairiose srityse.

I. Pagrindinė informacija: struktūra ir klasifikacija

1. Cheminė struktūra

Pasikartojantis PEI vienetas yra -CH₂CH₂NH-, o jo molekulinėje grandinėje esančios amino grupės suteikia jam stiprias katijonines savybes (pKa≈10) – net neutralioje arba silpnai rūgštinėje aplinkoje amino grupės gali būti protonuotos (-NH₂→-NH₃⁺), o tai yra pagrindinis jo tirpumo vandenyje, kompleksų susidarymo gebėjimo ir paviršiaus adsorbcijos šaltinis.

Pagal skirtingas struktūras jie daugiausia skirstomi į dvi kategorijas:

Linijinis polietileniminas (L-PEI): Molekulinė grandinė yra linijinė, antriniai aminai yra pagrindinė amino grupė (apie 90 %), o pirminių ir tretinių aminų dalis yra maža. Santykinis molekulinės masės pasiskirstymas yra siauras, o grynumas didesnis.

Šakotasis polietileniminas (B-PEI): molekulinė grandinė turi daug šoninių grandinių, kuriose subalansuota pirminių aminų (≈25 %), antrinių aminų (≈50 %) ir tretinių aminų (≈25 %) dalis, ir pasižymi didesniu reaktyvumu. Tai dažniausiai pramonėje naudojamas tipas.

2. Pagrindinės fizinės savybės

II. Pagrindinės savybės: kodėl PEI yra plačiai naudojamas?

Stiprios katijoninės savybės ir kompleksavimo gebėjimas: amino grupė po protonavimo turi teigiamą krūvį ir gali sudaryti stabilius kompleksus su neigiamai įkrautomis medžiagomis (pvz., DNR, RNR, anijoniniais dažais, moliais ir metalo jonais), o tai yra pagrindinis jos veikimo mechanizmas genų perdavime, vandens valyme ir metalų adsorbcijoje.

Didelis reaktyvumas: amino grupės (ypač pirminiai aminai) gali dalyvauti įvairiose reakcijose (pvz., Michaelio prijungimo, epoksidinio žiedo atidarymo, acilinimo, skersinių jungčių reakcijose) ir gali būti naudojamos kaip skersinių jungčių agentai ir modifikatoriai medžiagos paviršiui funkcionalizuoti.

Tirpumas vandenyje ir plėvelės formavimo savybės: geras tirpumas vandenyje leidžia lengvai apdoroti. Išdžiūvus gali sudaryti tankią plėvelę, kuri pasižymi tam tikromis sukibimo ir barjerinėmis savybėmis.

Stiprus šarmingumas: Dėl didelio aminorūgščių skaičiaus molekulėje jos vandeninis tirpalas yra stipriai šarminis (pH nuo 10 iki 12), ir ji gali neutralizuotis su rūgštinėmis medžiagomis.

III.Kam naudojamas polietileniminas(Klasifikuota pagal paklausos scenarijus

1. Biomedicinos sritis (pagrindas: genų pernašos vektoriai)

PEI yra vienas iš šiuo metu dažniausiai naudojamų nevirusinių genų vektorių:

Principas Katijoninis PEI ir anijoninė DNR/RNR elektrostatinės sąveikos būdu sudaro „PEI-nukleorūgščių kompleksą“, kuris ne tik apsaugo nukleorūgštis nuo nukleazių skaidymo, bet ir leidžia joms patekti į ląsteles endocitozės būdu. Be to, PEI „protonų kempinės efektas“ (protonų absorbavimas ląstelėje po protonacijos) sukelia pūslelės plyšimą, kuris gali skatinti nukleorūgščių išsiskyrimą į citoplazmą;

Taikymas: genų terapija (pvz., genų perdavimas navikams ir genetinėms ligoms gydyti), nukleorūgščių vakcinų perdavimas, ląstelių transfekcijos eksperimentai (laboratorijose dažniausiai naudojamas PEI transfekcijos reagentas);

Pastaba: Didelės molekulinės masės PEI pasižymi santykinai dideliu citotoksiškumu. Šiuo metu sukurti mažai toksiški modifikuoti PEI (pvz., peG modifikuotas PEI ir susiūtos PEI nanodalelės).

2. Vandens valymo sritis (pagrindas: flokuliantai, adsorbentai)

Flokuliantas: katijoninė savybėPolietileniminas PEIGali neutralizuoti neigiamai įkrautas vandenyje suspenduotas daleles (pvz., smėlį, organines medžiagas ir bakterijas), dėl ko dalelės kaupiasi ir nusėda. Jis naudojamas geriamojo vandens valymui ir pramoninių nuotekų valymui (pvz., spausdinimo ir dažymo, popieriaus gamybos nuotekų), ypač tinka didelio drumstumo ir didelio organinių medžiagų kiekio nuotekoms valyti.

Adsorbentas. Polietilenimino PEI amino grupė gali sudaryti koordinacinius ryšius su sunkiųjų metalų jonais (pvz., Cu²⁺, Ni²⁺, Cr⁶⁺, Pb²⁺) ir gali būti naudojama sunkiųjų metalų šalinimui iš pramoninių nuotekų. Ji taip pat gali būti naudojama polietileniminu modifikuotų adsorbcijos medžiagų (pvz., PEI aktyvuotos anglies, PEI nanopluoštų) gamyboje, siekiant padidinti adsorbcijos pajėgumą.

3. Medžiagos paviršiaus modifikavimo sritis (pagrindas: funkcinis modifikavimas)

Popieriaus / pluošto modifikavimas: popieriaus apdorojimas polietileniminu (PEI) gali padidinti jo atsparumą drėgmei, atsparumą vandeniui ir spausdinamumą (susiejant su hidroksilo grupėmis pluošto paviršiuje), ir šis metodas naudojamas specializuoto popieriaus (pvz., pakavimo popieriaus, filtravimo popieriaus) gamyboje.

Metalo paviršiaus apdorojimas: polietileniminas gali sudaryti apsauginę plėvelę ant metalo paviršiaus, padidindamas metalo atsparumą korozijai, taip pat gali būti metalinių dangų sukibimo stipiklis.

Polimerinių medžiagų modifikavimas: PEI naudojamas kaip skersinio sujungimo agentas arba suderinamumo gerinimo priemonė, siekiant pagerinti polimerų suderinamumą ir sukibimą (pvz., poliuretano ir epoksidinių dervų skersinio sujungimo modifikavimas) arba padidinti medžiagų hidrofiliškumą (pvz., PEI modifikuotų poliolefino plėvelių).

4. Kitos pramoninės paskirties

Klijai ir hermetikai: PEI amino grupė gali jungtis su aldehidais, izocianatais ir kt., todėl gali būti naudojama kaip vandens pagrindo klijų kietinimo medžiaga. Polietileniminas naudojamas medienai, popieriui ir metalui klijuoti, pasižymi dideliu sukibimo stiprumu ir geru atsparumu vandeniui.

Dažų ir pigmentų pramonė: polietileniminas (PEI) gali būti naudojamas kaip katijoninių dažiklių fiksatorius (ypač natūralių pluoštų, tokių kaip medvilnė ir šilkas, dažymui), pagerinant dažiklių sukibimą ir plaunamumą; polietileniminas taip pat gali būti naudojamas kaip pigmentų dispergentas, siekiant išvengti pigmentų aglomeracijos.

Naftos gavyba: PEI naudojamas naftos telkinių vandens valymui (pvz., vandens uždarymo ir profilio kontrolės priemonėse) arba kaip gręžimo skysčio priedas, siekiant pagerinti gręžimo skysčių stabilumą.

Koreguojant molekulinę masę (maža molekulinė masė, mažas toksiškumas; didelė molekulinė masė, didelis aktyvumas), struktūrą (tiesinė ar šakota) ir modifikavimo metodus (peG-ilinimas, skersinis sujungimas ir sujungimas)polietileniminas, jo taikymas aukštos klasės srityse (pvz., tikslinis vaistų tiekimas ir specialios funkcinės medžiagos) gali būti dar labiau išplėstas.