nutizie

Polietilenimina(PEI in breve), cù un numeru CAS di 9002-98-6, hè un polimeru cationicu solubile in acqua. A so caratteristica principale hè chì a so catena moleculare hè ricca di un gran numeru di gruppi aminichi (amine primarie, amine secondarie è amine terziarie). Sta struttura determina a so forte alcalinità, l'alta reattività è e so proprietà fisico-chimiche uniche. A polietilenimina hà un valore d'applicazione insustituibile in parechji campi.

I. Informazioni di basa: Struttura è classificazione

1. Struttura chimica

L'unità ripetitiva di PEI hè -CH₂CH₂NH-, è i gruppi aminichi nantu à a so catena moleculare li danu forti proprietà cationiche (pKa≈10) - ancu in cundizioni neutre o debolmente acide, i gruppi aminichi ponu esse protonati (-NH₂→-NH₃⁺), chì hè a fonte principale di a so solubilità in acqua, capacità di cumplessazione è adsorbimentu superficiale.

Sicondu e diverse strutture, sò principalmente divisi in duie categurie:

Polietilenimina lineare (L-PEI): A catena moleculare hè lineare, cù amine secundarie cum'è u principale gruppu aminu (circa 90%), è a proporzione di amine primarie è terziarie hè bassa. A distribuzione relativa di a massa moleculare hè stretta, è a purità hè più alta.

Polietilenimina ramificata (B-PEI): A catena moleculare cuntene un gran numeru di catene laterali, cù una proporzione equilibrata di amine primarie (≈25%), amine secondarie (≈50%) è amine terziarie (≈25%), è hà una reattività più alta. Hè u tipu più cumunamente utilizatu in l'industria.

2. Proprietà fisiche chjave

Ii. Caratteristiche principali: Perchè PEI hè largamente adupratu?

Forte pruprietà cationica è capacità di cumplessazione: U gruppu aminu dopu a protonazione porta una carica pusitiva è pò furmà cumplessi stabili cù sustanzi caricati negativamente (cum'è DNA, RNA, coloranti anionici, argille è ioni metallichi), chì hè u mecanismu principale di a so azzione in a consegna di geni, u trattamentu di l'acqua è l'adsorbimentu di metalli.

Alta reattività: I gruppi aminichi (in particulare l'amine primarie) ponu participà à varie reazioni (cum'è l'aggiunta di Michael, l'apertura di l'anellu epossidicu, l'acilazione, e reazioni di reticolazione), è ponu esse aduprati cum'è agenti di reticolazione è modificatori per funzionalizà a superficia di u materiale.

Solubilità in acqua è pruprietà di furmazione di film: Una bona solubilità in acqua facilita u trattamentu. Dopu l'asciugatura, pò furmà un film densu, è u film hà certe proprietà di adesione è di barriera.

Forte alcalinità: U grande numeru di gruppi aminichi in a molecule rende a so suluzione acquosa fortemente alcalina (pH≈10 à 12), è pò subisce reazzioni di neutralizazione cù sustanzi acidi.

III.À chì serve a polietilenimina(Classificatu per Scenarii di Dumanda

1. Campu biomedicu (Core: Vettori di consegna di geni

U PEI hè unu di i vettori genetichi non virali più cumunimenti usati attualmente:

Principiu U PEI cationicu è u DNA/RNA anionicu formanu un "cumplessu PEI-acidu nucleicu" per via di l'interazzione elettrostatica, chì ùn solu prutege l'acidi nucleichi da a degradazione da e nucleasi, ma li permette ancu di entre in e cellule per via di l'endocitosi. Inoltre, l'"effettu spugna protonica" di u PEI (assorbe i protoni in a cellula dopu a protonazione) chì scatena a rottura di e vescicule pò prumove a liberazione di l'acidi nucleichi in u citoplasma;

Applicazione: Terapia genica (cum'è a consegna di geni per tumori è malatie genetiche), consegna di vaccini cù acidi nucleichi, esperimenti di trasfezione cellulare (reagente di trasfezione PEI cumunemente adupratu in laboratori);

Nota: U PEI à altu pesu moleculare hà una citotossicità relativamente alta. Attualmente, sò stati sviluppati PEI mudificati à bassa tossicità (cum'è PEI mudificatu cù peG è nanoparticelle di PEI reticolate).

2. Campu di trattamentu di l'acqua (Core: Flocculanti, Adsorbenti)

Flocculante: A pruprietà cationica diPolietilenimina PEIPò neutralizà e particelle sospese caricate negativamente in l'acqua (cum'è a sabbia, a materia urganica è i batteri), pruvucendu l'aggregazione è a sedimentazione di e particelle. Hè adupratu per a purificazione di l'acqua potabile è u trattamentu di l'acqua residuale industriale (cum'è a stampa è a tintura, l'acqua residuale di a fabricazione di carta), particularmente adattatu per u trattamentu di l'acqua residuale cù alta turbidità è altu cuntenutu di materia urganica.

Adsorbente U gruppu aminu di a polietilenimina PEI pò furmà ligami di cuurdinamentu cù ioni di metalli pesanti (cum'è Cu²⁺, Ni²⁺, Cr⁶⁺, Pb²⁺), è pò esse adupratu per a rimuzione di metalli pesanti in l'acqua di scaricu industriale. Pò ancu esse trasfurmatu in materiali di adsorbimentu mudificati cù polietilenimina (cum'è carbone attivatu da PEI, nanofibre PEI) per migliurà a capacità di adsorbimentu.

3. Campu di mudificazione di a superficia di u materiale (Core: Mudificazione Funziunale)

Mudificazione di carta/fibra: U trattamentu di a carta cù polietilenimina PEI pò migliurà a so resistenza à l'umidità, a resistenza à l'acqua è a stampabilità (per via di a reticolazione cù i gruppi idrossilici nantu à a superficia di a fibra), è hè adupratu in a pruduzzione di carta speciale (cum'è a carta da imballaggio, a carta da filtru).

Trattamentu di a superficia di u metallu: A polietilenimina pò furmà una pellicola protettiva nantu à a superficia di u metallu, aumentendu a resistenza à a corrosione di u metallu, è pò ancu serve cum'è promotore di adesione per i rivestimenti metallichi.

Mudificazione di u materiale polimericu: U PEI hè adupratu cum'è agente di reticulazione o compatibilizante per migliurà a cumpatibilità è l'adesione di i polimeri (cum'è a mudificazione di reticulazione di poliuretani è resine epossidiche), o per migliurà l'idrofilicità di i materiali (cum'è i filmi di poliolefine mudificati cù PEI).

4. Altre applicazioni industriali

Adesivi è sigillanti: U gruppu aminu di PEI pò subisce reazzioni di reticulazione cù aldeidi, isocianati, ecc., è pò esse adupratu cum'è agente indurente per adesivi à basa d'acqua. A polietilenimina hè aduprata per incollà legnu, carta è metallu, cù una alta forza di legame è una bona resistenza à l'acqua.

Industria di tinte è pigmenti: A polietilenimina PEI pò esse aduprata cum'è fissativu per i coloranti cationici (in particulare per a tintura di fibre naturali cum'è u cotone è a seta), aumentendu l'adesione è a lavabilità di i coloranti; A polietilenimina pò ancu esse aduprata cum'è disperdente di pigmenti per impedisce l'agglomerazione di pigmenti.

Estrazione di petroliu: U PEI hè adupratu in u trattamentu di l'acqua di i campi petroliferi (cum'è l'agenti di chiusura di l'acqua è di cuntrollu di u prufilu), o cum'è additivu di fluidu di perforazione per migliurà a stabilità di i fluidi di perforazione.

Aghjustendu u pesu moleculare (pesu moleculare bassu, bassa tossicità; pesu moleculare altu, alta attività), a struttura (lineare vs. ramificata) è i metudi di mudificazione (peG-ilazione, cross-linking è cumpunimentu) dipolietilenimina, a so applicazione in campi di punta (cum'è a consegna mirata di farmaci è materiali funziunali speciali) pò esse ulteriormente allargata.