სიახლეები

პოლიეთილენიმინი(შემოკლებით PEI), CAS ნომრით 9002-98-6, წყალში ხსნადი კათიონური პოლიმერია. მისი ძირითადი მახასიათებელია ის, რომ მისი მოლეკულური ჯაჭვი მდიდარია ამინოჯგუფების დიდი რაოდენობით (პირველადი ამინები, მეორადი ამინები და მესამეული ამინები). ეს სტრუქტურა განსაზღვრავს მის ძლიერ ტუტეობას, მაღალ რეაქტიულობას და უნიკალურ ფიზიკურ-ქიმიურ თვისებებს. პოლიეთილენიმინს შეუცვლელი გამოყენება აქვს მრავალ სფეროში.

I. ძირითადი ინფორმაცია: სტრუქტურა და კლასიფიკაცია

1. ქიმიური სტრუქტურა

PEI-ის განმეორებადი ერთეულია -CH₂CH₂NH-, ხოლო მის მოლეკულურ ჯაჭვზე არსებული ამინოჯგუფები მას ძლიერ კათიონურ თვისებებს ანიჭებს (pKa≈10) - ნეიტრალურ ან სუსტად მჟავე პირობებშიც კი, ამინოჯგუფების პროტონირება შესაძლებელია (-NH₂→-NH₃⁺), რაც მისი წყალში ხსნადობის, კომპლექსირების უნარისა და ზედაპირული ადსორბციის ძირითადი წყაროა.

სხვადასხვა სტრუქტურის მიხედვით, ისინი ძირითადად ორ კატეგორიად იყოფა:

ხაზოვანი პოლიეთილენიმინი (L-PEI): მოლეკულური ჯაჭვი ხაზოვანია, მეორადი ამინებით, როგორც მთავარი ამინოჯგუფი (დაახლოებით 90%), ხოლო პირველადი და მესამეული ამინების პროპორცია დაბალია. ფარდობითი მოლეკულური მასის განაწილება ვიწროა და სისუფთავე უფრო მაღალი.

განშტოებული პოლიეთილენიმინი (B-PEI): მოლეკულური ჯაჭვი შეიცავს გვერდითი ჯაჭვების დიდ რაოდენობას, პირველადი ამინების (≈25%), მეორადი ამინების (≈50%) და მესამეული ამინების (≈25%) დაბალანსებული პროპორციით და ხასიათდება უფრო მაღალი რეაქტიულობით. ის ინდუსტრიაში ყველაზე ხშირად გამოყენებული ტიპია.

2. ძირითადი ფიზიკური თვისებები

Ii. ძირითადი მახასიათებლები: რატომ გამოიყენება PEI ფართოდ?

ძლიერი კათიონური თვისება და კომპლექსაციის უნარი: პროტონაციის შემდეგ ამინოჯგუფი დადებით მუხტს ატარებს და შეუძლია სტაბილური კომპლექსების წარმოქმნა უარყოფითად დამუხტულ ნივთიერებებთან (როგორიცაა დნმ, რნმ, ანიონური საღებავები, თიხები და ლითონის იონები), რაც მისი მოქმედების ძირითად მექანიზმს წარმოადგენს გენების მიწოდებაში, წყლის დამუშავებასა და ლითონის ადსორბციაში.

მაღალი რეაქტიულობა: ამინოჯგუფებს (განსაკუთრებით პირველად ამინებს) შეუძლიათ მონაწილეობა მიიღონ სხვადასხვა რეაქციაში (მაგალითად, მაიკლის დამატებაში, ეპოქსიდური რგოლის გახსნაში, აცილირებაში, ჯვარედინი შეერთების რეაქციებში) და შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ჯვარედინი შეერთების აგენტები და მოდიფიკატორები მასალის ზედაპირის ფუნქციონალიზაციისთვის.

წყალში ხსნადობა და აპკის წარმოქმნის თვისება: წყალში კარგი ხსნადობა აადვილებს მის დამუშავებას. გაშრობის შემდეგ მას შეუძლია მკვრივი აპკის წარმოქმნა, ხოლო აპკს აქვს გარკვეული ადჰეზიური და ბარიერული თვისებები.

ძლიერი ტუტეობა: მოლეკულაში ამინოჯგუფების დიდი რაოდენობა მის წყალხსნარს ძლიერ ტუტეს ხდის (pH≈10-დან 12-მდე) და მას შეუძლია მჟავე ნივთიერებებთან ნეიტრალიზაციის რეაქციების გავლა.

III.რისთვის გამოიყენება პოლიეთილენისმინი(კლასიფიცირებულია მოთხოვნის სცენარების მიხედვით)

1. ბიოსამედიცინო სფერო (ძირითადი: გენის მიწოდების ვექტორები)

PEI ამჟამად ერთ-ერთი ყველაზე ხშირად გამოყენებადი არავირუსული გენური ვექტორია:

პრინციპი კათიონური PEI და ანიონური დნმ/რნმ ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედების გზით ქმნიან „PEI-ნუკლეინის მჟავას კომპლექსს“, რომელიც არა მხოლოდ იცავს ნუკლეინის მჟავებს ნუკლეაზების მიერ დაშლისგან, არამედ საშუალებას აძლევს მათ უჯრედებში შეაღწიონ ენდოციტოზის გზით. გარდა ამისა, PEI-ის „პროტონული ღრუბლის ეფექტი“ (პროტონაციის შემდეგ უჯრედში პროტონების შთანთქმა). ვეზიკულის გახეთქვის გამოწვევამ შეიძლება ხელი შეუწყოს ნუკლეინის მჟავების ციტოპლაზმაში გამოთავისუფლებას;

გამოყენება: გენური თერაპია (მაგალითად, გენების მიწოდება სიმსივნეებისა და გენეტიკური დაავადებების სამკურნალოდ), ნუკლეინის მჟავას ვაქცინის მიწოდება, უჯრედული ტრანსფექციის ექსპერიმენტები (ლაბორატორიებში ხშირად გამოყენებული PEI ტრანსფექციის რეაგენტი);

შენიშვნა: მაღალი მოლეკულური წონის PEI-ს შედარებით მაღალი ციტოტოქსიკურობა ახასიათებს. ამჟამად, შემუშავებულია დაბალი ტოქსიკურობის მოდიფიცირებული PEI (მაგალითად, peG-მოდიფიცირებული PEI და ჯვარედინად დაკავშირებული PEI ნანონაწილაკები).

2. წყლის გამწმენდი ველი (ძირითადი: ფლოკულანტები, ადსორბენტები)

ფლოკულანტი: კათიონური თვისებაპოლიეთილენიმინის PEIშეუძლია წყალში არსებული უარყოფითად დამუხტული შეწონილი ნაწილაკების (მაგალითად, ქვიშა, ორგანული ნივთიერებები და ბაქტერიები) ნეიტრალიზება, რაც იწვევს ნაწილაკების აგრეგაციას და დალექვას. იგი გამოიყენება სასმელი წყლის გასაწმენდად და სამრეწველო ჩამდინარე წყლების გასაწმენდად (მაგალითად, ბეჭდვისა და შეღებვის, ქაღალდის წარმოების ჩამდინარე წყლები), განსაკუთრებით შესაფერისია მაღალი სიმღვრივისა და ორგანული ნივთიერებების მაღალი შემცველობის ჩამდინარე წყლების გასაწმენდად.

ადსორბენტი პოლიეთილენიმინის PEI-ის ამინოჯგუფს შეუძლია კოორდინაციული ბმების წარმოქმნა მძიმე მეტალების იონებთან (როგორიცაა Cu²⁺, Ni²⁺, Cr⁶⁺, Pb²⁺) და მისი გამოყენება შესაძლებელია სამრეწველო ჩამდინარე წყლებიდან მძიმე მეტალების მოსაშორებლად. ადსორბციული უნარის გასაძლიერებლად, მისგან ასევე შესაძლებელია პოლიეთილენიმინის მოდიფიცირებული ადსორბციული მასალების (როგორიცაა PEI-გააქტიურებული ნახშირბადი, PEI-ნანოფიბრები) დამზადება.

3. მასალის ზედაპირის მოდიფიკაციის სფერო (ძირითადი: ფუნქციური მოდიფიკაცია)

ქაღალდის/ბოჭკოს მოდიფიკაცია: ქაღალდის პოლიეთილენიმინით PEI დამუშავებამ შეიძლება გააუმჯობესოს მისი სველი სიმტკიცე, წყალგამძლეობა და ბეჭდვის უნარი (ბოჭკოს ზედაპირზე ჰიდროქსილის ჯგუფებთან ჯვარედინი შეკავშირების გზით) და გამოიყენება სპეციალური ქაღალდის (მაგალითად, შესაფუთი ქაღალდი, ფილტრის ქაღალდი) წარმოებაში.

ლითონის ზედაპირის დამუშავება: პოლიეთილენიმინს შეუძლია ლითონის ზედაპირზე დამცავი ფენის წარმოქმნა, რაც ზრდის ლითონის კოროზიისადმი მდგრადობას და ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ლითონის საფარების ადჰეზიის ხელშემწყობად.

პოლიმერული მასალის მოდიფიკაცია: PEI გამოიყენება როგორც ჯვარედინი შემაკავშირებელი აგენტი ან თავსებადობის აგენტი პოლიმერების თავსებადობისა და ადჰეზიის გასაუმჯობესებლად (მაგალითად, პოლიურეთანისა და ეპოქსიდური ფისების ჯვარედინი შემაკავშირებელი მოდიფიკაცია) ან მასალების ჰიდროფილურობის გასაძლიერებლად (მაგალითად, PEI-მოდიფიცირებული პოლიოლეფინის ფირები).

4. სხვა სამრეწველო გამოყენება

წებოები და დალუქვის საშუალებები: PEI-ის ამინოჯგუფს შეუძლია განიცადოს ჯვარედინი შეკავშირების რეაქციები ალდეჰიდებთან, იზოციანატებთან და ა.შ. და შეიძლება გამოყენებულ იქნას წყალზე დამზადებული წებოვანი მასალების გამამყარებლად. პოლიეთილენმინი გამოიყენება ხის, ქაღალდისა და ლითონის შესაწებებლად, მაღალი შეწებების სიმტკიცით და კარგი წყალგამძლეობით.

საღებავებისა და პიგმენტების ინდუსტრია: პოლიეთილენიმინის PEI შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც კათიონური საღებავების ფიქსატორი (განსაკუთრებით ბუნებრივი ბოჭკოების, როგორიცაა ბამბა და აბრეშუმი, შესაღებად), რაც აუმჯობესებს საღებავების ადჰეზიას და გარეცხვის უნარს; პოლიეთილენიმინის გამოყენება ასევე შესაძლებელია როგორც პიგმენტების დისპერსანტი პიგმენტების აგლომერაციის თავიდან ასაცილებლად.

ნავთობის მოპოვება: PEI გამოიყენება ნავთობის საბადოების წყლის დამუშავებაში (მაგალითად, წყლის გათიშვისა და პროფილის კონტროლის აგენტები) ან როგორც საბურღი სითხის დანამატი საბურღი სითხეების სტაბილურობის გასაუმჯობესებლად.

მოლეკულური წონის (დაბალი მოლეკულური წონა, დაბალი ტოქსიკურობა; მაღალი მოლეკულური წონა, მაღალი აქტივობა), სტრუქტურის (წრფივი vs. განშტოებული) და მოდიფიკაციის მეთოდების (peG-ილირება, ჯვარედინი შეერთება და ნაერთირება) კორექტირებითპოლიეთილენისმინიმისი გამოყენება მაღალი დონის სფეროებში (როგორიცაა წამლების მიზნობრივი მიწოდება და სპეციალური ფუნქციური მასალები) შეიძლება კიდევ უფრო გაფართოვდეს.