Inventarisasi aplikasi polietilen glikol di bidang medis

Polietilen Glikol (PEG) adalah polimer hidrofilik yang pH-netral, tidak beracun, dan sangat larut dalam air dengan struktur rantai linier atau bercabang. PEG merupakan polimer dengan tingkat penyerapan protein dan sel terendah di antara semua polimer yang diketahui hingga saat ini. Karena sifatnya yang tidak beracun dan biokompatibilitas yang baik, PEG telah disetujui oleh FDA sebagai polimer untuk injeksi in vivo.

Aplikasi di bidang farmasi

Polietilen glikol telah banyak digunakan di bidang farmasi. Karena tingkat polimerisasinya yang berbeda, berat molekul polietilen glikol biasanya antara 200-35000, dan rumus kimianya adalah HO(CH2CH2O)nH. Di bidang farmasi, polietilen glikol terutama dapat digunakan sebagai pelarut obat, aditif atau eksipien obat, plasticizer dan agen pembentuk pori, pembawa obat, bahan yang dimodifikasi dan peningkat penetrasi, dll.

Polietilen Glikol (PEG)) sebagai pelarut obat

1. Injeksi

Larutan berair PEG200-600 dengan berbagai konsentrasi merupakan pelarut yang baik yang dapat meningkatkan kelarutan obat yang sukar larut dan memiliki efek menstabilkan obat yang tidak stabil dalam air, sehingga dapat digunakan sebagai pelarut injeksi.

2. Tetes mata

Dengan menggunakan PEG400 sebagai pelarut, tetes mata indometasin dapat dibuat, dan resep PEG400 lebih baik daripada resep Span80. Selain itu, PEG dapat digunakan sebagai pengental dalam tetes mata untuk meningkatkan viskositas dan memperpanjang waktu tinggal obat di mata, sehingga meningkatkan kemanjuran dan mengurangi iritasi.

Polietilen glikol sebagai aditif atau eksipien

1. Pelarut bersama

Polietilen glikol dapat membentuk pelarut bersama air dalam aditif cair untuk meningkatkan kelarutan obat yang sukar larut.

2. Pengikat dan pelumas

PEG4000 dan PEG6000 umumnya digunakan sebagai pengikat dan pelumas yang larut dalam air dalam tablet. Granul yang dibuat dengan polietilen glikol sebagai pengikat memiliki kemampuan bentuk yang baik dan tablet tidak mengeras, yang cocok untuk granulasi bahan yang larut dalam air atau tidak larut dalam air.

3. Stabilisator

Misalnya, polietilena glikol dapat ditambahkan ke bentuk sediaan cair obat protein untuk mengubah sifat protein guna meningkatkan stabilitasnya. Konsentrasi tinggi PEG sering digunakan sebagai krioprotektan dan presipitan/pengkristal untuk protein, dan dapat berinteraksi dengan rantai hidrofobik protein. Penelitian telah menunjukkan bahwa PEG dengan berat molekul yang berbeda memiliki efek yang berbeda. Misalnya, PEG300 pada konsentrasi 0,5% atau 2% dapat menghambat agregasi faktor pertumbuhan keratinosit manusia rekombinan; PEG200, 400, 600 dan 1000 dapat menstabilkan BSA dan lisozim.

Polietilen glikol sebagai pembawa obat

1. Matriks

Campuran PEG yang tepat (seperti PEG300 dan PEG500 dalam jumlah yang sama) memiliki konsistensi pasta tertentu, yang membuatnya memiliki kelarutan yang baik dalam air dan kompatibilitas obat yang baik, dan dapat digunakan sebagai matriks yang larut dalam air untuk salep. Keunggulannya adalah: PEG tidak akan menyebabkan alergi kulit, dan stabil serta tidak rusak. PEG lunak yang diaplikasikan pada permukaan kulit tidak memengaruhi keringat manusia. Karena PEG tidak dielektrolisis, nilai pH-nya dapat disesuaikan dengan nilai yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan manusia.

2. Bahan dispersi padat

Karena PEG memiliki kelarutan air yang baik dan dapat dilarutkan dalam berbagai pelarut organik, maka PEG dapat mendispersikan obat-obatan tertentu dalam keadaan molekuler, sehingga mencegah penggumpalan obat. Oleh karena itu, dalam bahan dispersi padat, PEG dapat digunakan sebagai bahan pembawa yang larut dalam air untuk meningkatkan laju disolusi obat. PEG juga dapat digunakan sebagai bahan pembawa untuk dispersi padat lepas lambat. Misalnya, dengan menggunakan metode peleburan, obat dilarutkan dalam PEG cair, dan larutan obat dimasukkan ke dalam kapsul keras. Larutan obat memadat pada suhu kamar dan obat dilepaskan secara perlahan sesuai dengan mekanisme disolusi, sehingga memiliki efek lepas lambat. Selain itu, kandungan PEG yang berbeda juga akan membentuk jenis dispersi padat yang berbeda.

3. Nano-misel polimer

Misel polimer sebagian besar dipelajari sebagai misel homopolimer dan kopolimer. Misalnya, polietilena glikol dapat digunakan untuk membentuk daerah hidrofilik dari kopolimer blok amfifilik, dan bahan hidrofobik di daerah hidrofobik bersama dengan PEG membentuk berbagai polimer amfifilik diblok atau triblok, yang dapat membentuk berbagai misel dan memperluas jangkauan pemuatan obat.

Misalnya, setelah kopolimerisasi PCL dan polietilena glikol, sifat hidrofilisitas partikel PCL dapat ditingkatkan untuk membentuk kopolimer amfifilik, yang mengubah sifat pembulatan polimer. Kopolimer amfifilik dimuat dengan obat-obatan untuk membentuk nano-misel. Kelompok hidrofobik dari kopolimer meningkatkan kinerja pemuatan sistem untuk obat-obatan yang larut dalam minyak seperti paclitaxel, sedangkan kelompok hidrofilik meningkatkan kelarutan air paclitaxel.

4. Bahan yang dimodifikasi

Bila polietilena glikol digunakan sebagai bahan yang dimodifikasi, polietilena glikol dapat digunakan untuk memodifikasi obat guna mengubah sifat kerja obat, dan dapat juga digunakan untuk memodifikasi pembawa obat guna meningkatkan kinerja pembawa aslinya. Modifikasi struktural menggunakan PEG dapat meningkatkan sifat obat berikut:

(1) Meningkatkan stabilitas dan mengurangi degradasi enzim;

(2) Meningkatkan sifat farmakokinetik, seperti memperpanjang waktu paruh plasma, mengurangi konsentrasi obat darah maksimum, dan mengurangi fluktuasi konsentrasi obat darah;

(3) Mengurangi imunogenisitas dan antigenisitas;

(4) Mengurangi toksisitas dan meningkatkan aktivitas in vivo;

(5) Meningkatkan distribusi obat dalam tubuh dan meningkatkan penargetan;

(6) Mengurangi frekuensi pemberian obat dan meningkatkan kepatuhan pasien.

1. Obat protein yang dimodifikasi

Polietilen glikol dapat dimodifikasi secara kimia dengan mengikat protein secara kovalen. Modifikasi protein PEG dapat mengubah sifat biokimia protein, termasuk ukuran molekul, sifat hidrofobisitas, dan muatan, sehingga meningkatkan kelarutan dan stabilitas protein dalam air. Selain itu, juga dapat mengurangi imunogenisitas protein, meningkatkan khasiat dan keamanan obat, dll. Modifikasi protein PEG dapat dilakukan pada gugus amino, tiol, atau karboksil protein.

2. Pembawa obat yang dimodifikasi

Persiapan dan studi pelepasan obat in vitro dari kompleks molekuler poliamida-amina (PAMAM)-metotreksat (MTX) yang dimodifikasi polietilen glikol. PEG yang difungsionalkan dihubungkan ke gugus amino pada permukaan PAMAM melalui ikatan amida. Toksisitas hemolitik PAMAM yang di-PEG diselidiki, dan kompleks PAMAM-PEG/MXT disiapkan. Jumlah kompleks maksimum ditentukan, dan perilaku pelepasan obat in vitro dari kompleks dalam larutan penyangga dan plasma yang berbeda serta stabilitas dalam kondisi penyimpanan yang berbeda diselidiki. Akhirnya, menurut hasil eksperimen, ditemukan bahwa dibandingkan dengan PAMAM, toksisitas hemolitik PAMAM-PEG berkurang secara signifikan, dan memiliki efek pelepasan berkelanjutan tertentu, yang diharapkan menjadi bahan pembawa pengiriman obat baru.

3. Modifikasi obat molekul kecil

Selain digunakan untuk memodifikasi protein, pembawa, dan zat makromolekul lainnya, banyak obat molekul kecil organik juga secara bertahap menggunakan teknologi modifikasi PEG. Misalnya, beberapa obat molekul kecil dimodifikasi dengan polietilen glikol. Diklorotionil digunakan sebagai agen penggandeng. Setelah obat molekul kecil dikloroformilasi, obat tersebut diikatkan ke polietilen glikol dengan ikatan lipid yang dapat terdegradasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa metode ini meningkatkan hasil produk target yang dimodifikasi, dan kelarutan asam nikotinat yang dimodifikasi PEG dalam air pun meningkat.