вести

Полиетиленимин(скраћено ПЕИ), са CAS бројем 9002-98-6, је катјонски полимер растворљив у води. Његова основна карактеристика је да је његов молекуларни ланац богат великим бројем амино група (примарни амини, секундарни амини и терцијарни амини). Ова структура одређује његову јаку алкалност, високу реактивност и јединствена физичко-хемијска својства. Полиетиленимин има незаменљиву применну вредност у више области.

I. Основне информације: Структура и класификација

1. Хемијска структура

Понављајућа јединица PEI је -CH₂CH₂NH-, а амино групе на његовом молекуларном ланцу дају му јака катјонска својства (pKa≈10) – чак и у неутралним или слабо киселим условима, амино групе могу бити протониране (-NH₂→-NH₃⁺), што је основни извор његове растворљивости у води, способности комплексовања и површинске адсорпције.

Према различитим структурама, они су углавном подељени у две категорије:

Линеарни полиетиленимин (L-PEI): Молекуларни ланац је линеаран, са секундарним аминима као главном амино групом (око 90%), а удео примарних и терцијарних амина је низак. Релативна расподела молекулске масе је уска, а чистоћа је већа.

Разгранати полиетиленимин (B-PEI): Молекуларни ланац садржи велики број бочних ланаца, са уравнотеженим односом примарних амина (≈25%), секундарних амина (≈50%) и терцијарних амина (≈25%), и има већу реактивност. То је најчешће коришћени тип у индустрији.

2. Кључна физичка својства

II. Основне карактеристике: Зашто се PEI широко користи?

Јака катјонска својства и способност комплексовања: Амино група након протонације носи позитивно наелектрисање и може формирати стабилне комплексе са негативно наелектрисаним супстанцама (као што су ДНК, РНК, анјонске боје, глине и метални јони), што је основни механизам њеног деловања у испоруци гена, третману воде и адсорпцији метала.

Висока реактивност: Амино групе (посебно примарни амини) могу учествовати у различитим реакцијама (као што су Мајклова адиција, отварање епоксидног прстена, ацилација, реакције умрежавања) и могу се користити као средства за умрежавање и модификатори за функционализацију површине материјала.

Растворљивост у води и својство стварања филма: Добра растворљивост у води олакшава обраду. Након сушења, може формирати густи филм, а филм има одређена својства пријањања и заштите.

Јака алкалност: Велики број амино група у молекулу чини његов водени раствор јако алкалним (pH ≈10 до 12) и може подлећи реакцијама неутрализације са киселим супстанцама.

III.За шта се користи полиетиленимин(Класификовано по сценаријима потражње

1. Биомедицинска област (Језгро: Вектори за испоруку гена

PEI је један од најчешће коришћених невирусних генских вектора тренутно:

Принцип Катјонски PEI и анјонска ДНК/РНК формирају „PEI-комплекс нуклеинске киселине“ путем електростатичке интеракције, која не само да штити нуклеинске киселине од разградње нуклеазама, већ им омогућава и да уђу у ћелије путем ендоцитозе. Штавише, „ефекат протонског сунђера“ PEI (апсорбовање протона унутар ћелије након протонације) који покреће руптуру везикула може подстаћи ослобађање нуклеинских киселина у цитоплазму;

Примена: Генска терапија (као што је испорука гена за туморе и генетске болести), испорука вакцина нуклеинским киселинама, експерименти трансфекције ћелија (уобичајено коришћени PEI трансфекциони реагенс у лабораторијама);

Напомена: PEI високе молекулске тежине има релативно високу цитотоксичност. Тренутно су развијени модификовани PEI ниске токсичности (као што су peG-модификовани PEI и умрежене PEI наночестице).

2. Област пречишћавања воде (Језгро: Флокуланти, Адсорбенти)

Флокулант: Катјонско својствоПолиетиленимин ПЕИМоже неутралисати негативно наелектрисане суспендоване честице у води (као што су песак, органска материја и бактерије), узрокујући агрегацију и таложење честица. Користи се за пречишћавање воде за пиће и третман индустријских отпадних вода (као што су штампарске и фарбачке, отпадне воде из производње папира), посебно је погодан за третман отпадних вода са високом замућеношћу и високим садржајем органске материје.

Адсорбент Амино група полиетиленимина PEI може да формира координационе везе са јонима тешких метала (као што су Cu²⁺, Ni²⁺, Cr⁶⁺, Pb²⁺) и може се користити за уклањање тешких метала из индустријских отпадних вода. Такође се може претворити у адсорпционе материјале модификоване полиетиленимином (као што су PEI-активни угаљ, PEI-нановлакна) ради побољшања адсорпционог капацитета.

3. Поље модификације површине материјала (Језгро: Функционална модификација)

Модификација папира/влакана: Третман папира полиетиленимином PEI може побољшати његову чврстоћу у влажним условима, отпорност на воду и могућност штампања (умрежавањем са хидроксилним групама на површини влакана) и користи се у производњи специјалног папира (као што је папир за паковање, филтер папир).

Обрада металне површине: Полиетиленимин може формирати заштитни филм на металној површини, побољшавајући отпорност метала на корозију, а може послужити и као промотор адхезије за металне премазе.

Модификација полимерних материјала: PEI се користи као средство за умрежавање или компатибилизатор за побољшање компатибилности и адхезије полимера (као што је модификација умрежавања полиуретана и епоксидних смола) или за побољшање хидрофилности материјала (као што су PEI-модификовани полиолефински филмови).

4. Друге индустријске примене

Лепкови и заптивачи: Амино група PEI може да подлеже реакцијама умрежавања са алдехидима, изоцијанатима итд. и може се користити као средство за стврдњавање лепкова на бази воде. Полиетиленимин се користи за лепљење дрвета, папира и метала, са високом чврстоћом лепљења и добром отпорношћу на воду.

Индустрија боја и пигмената: Полиетиленимин PEI се може користити као фиксатив за катјонске боје (посебно за бојење природних влакана као што су памук и свила), побољшавајући пријањање и могућност прања боја; Полиетиленимин се такође може користити као дисперзантно средство за спречавање агломерације пигмената.

Екстракција нафте: PEI се користи у третману воде на нафтним пољима (као што су средства за затварање воде и контролу профила) или као адитив за бушаће течности ради побољшања стабилности бушаћих течности.

Подешавањем молекулске тежине (ниска молекулска тежина, ниска токсичност; висока молекулска тежина, висока активност), структуре (линеарна наспрам разгранате) и метода модификације (peG-илација, умрежавање и мешање)полиетиленимин, његова примена у врхунским областима (као што су циљана испорука лекова и специјални функционални материјали) може се додатно проширити.