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聚乙二醇衍生物的分类

聚乙二醇末端的羟基是其在化学修饰反应中的功能基团,但它的反应活性较低,只有在较为强烈的条件下才能与其它基团反应,而这样的条件通常是蛋白质无法耐受的,因此必须先对聚乙二醇进行活化,使其在温和的反应条件下以高反应速率与蛋白质偶联。根据活化方式、电性、结构和端基等的不同,聚乙二醇衍生物可有不同的分类方法。

按活化方式的分类

按照活化方式的不同分为同端基聚乙二醇和异端基聚乙二醇。将聚乙二醇两端的羟基用不同的基团取代,得到异端基聚乙二醇,如果两端的取代基团均为活性基团,则称为异端双功能基聚乙二醇,如果两个取代基团中一个为不活泼或者惰性基团,另外一个为活泼基团,则称为异端单功能基聚乙二醇。由于聚乙二醇两端同时活化不但要消耗较多的活化试剂,而且在化学修饰过程中容易发生蛋白交联,有些情况下还不得不加入其它化合物来阻止或抑制交联反应的发生,所以同端基聚乙二醇目前已经很少使用。异端双功能基聚乙二醇较难合成,并且在用于化学修饰时也会象同端基聚二醇那样发生不期望的交联反应,因此实际应用也较少。相比之下,异端单功能基聚乙二醇由于容易合成,很少或不发生交联反应而得到了广泛的应用。通常采用一端羟基被甲基封闭,不能参与反应的单甲氧基聚乙二醇(mPEG)进行活化,通用分子式为:CH3O–(CH2–CH2O)n–CH2–CH2–OH

按端基的电性分类

根据端基电性的不同,聚乙二醇衍生物可以分为亲电和亲核两大类。亲电类聚乙二醇衍生物比较常用,种类也很多,如琥珀酰亚胺琥珀酸酯聚乙二醇(PEG Succinimidyl Succinate, SS-PEG), 苯并三唑甲酯聚乙二醇(PEG Benzotriazole carbonate, BTC-PEG),琥珀酰亚胺丙酸酯聚乙二醇(PEG Succinimidyl Propionnate, SPA-PEG),琥珀酰亚胺二聚乙二醇 (PEG2 Succinimide, NHS -PEG2),醛类聚乙二醇(PEG Aldehyde,ALD-PEG)、N,N’-羰基二咪唑聚乙二醇(PEG Oxycarbonyl imidazole,CDI-PEG )等。亲核类聚乙二醇衍生物有聚乙二醇胺类衍生物(PEG-O-CH2CH2-NH2, PEG-NH2)、马来酰亚胺聚乙二醇(PEG Maleimide, MAL-PEG)等。

按发展历史分类

根据发展历史可分为第一代和第二代聚乙二醇。第一代聚乙二醇局限于应用低分子量的mPEG(<20000Da)。常用的修饰剂有SS-PEG、琥珀酰亚胺甲酸酯聚乙二醇(PEG Sucinimidyl Carbonate, SC-PEG)等,其中大部分通过酰基化反应修饰蛋白质。第一代PEG修饰药物通常表现出不稳定性、较大的毒性和免疫原性,生物活性、药代动力学的性质与原型药物没有本质的改变。第二代聚乙二醇分子量可大于20000Da,在二醇污染、稳定性、活性保留、专一性等方面均优于第一代聚乙二醇,常用的修饰剂有SPA-PEG、BTC-PEG、NHS-PEG2、ALD-PEG、MAL-PEG等。


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