医療分野におけるポリエチレングリコールの用途一覧

ポリエチレングリコール（ペグ） は 直鎖または分岐鎖構造を持つ、pH 中性、無毒性、高水溶性の親水性ポリマー。ペグ は、現在知られているすべてのポリマーの中で、タンパク質と細胞の吸収レベルが最も低いポリマーです。ペグ は無毒性で生体適合性が優れているため、FDA によって体内注射用ポリマーとして承認されています。

薬局での応用

ポリエチレングリコールは、薬学の分野で広く使用されています。重合度が異なるため、ポリエチレングリコールの分子量は通常200〜35000で、化学式はHO（CH2CH2O）nHです。薬学では、ポリエチレングリコールは主に薬物溶媒、薬物添加物または賦形剤、可塑剤および孔形成剤、薬物キャリア、改質材料および浸透促進剤などに使用されます。

ポリエチレングリコール（ペグ） 薬物の溶媒として

1. 注射

異なる濃度のPEG200-600水溶液は、難溶性薬物の溶解性を改善し、水に不安定な薬物に対して安定化効果を持つ優れた溶媒であるため、注射用溶媒として使用できます。

2. 目薬

PEG400を溶媒として使用してインドメタシン点眼薬を作ることができ、PEG400処方はSpan80処方よりも優れています。また、PEGは点眼薬の増粘剤として使用して粘度を高め、薬剤の眼内滞留時間を延長し、それによって効能を高め、刺激を軽減することができます。

添加剤または賦形剤としてのポリエチレングリコール

1. 共溶媒

ポリエチレングリコールは、液体添加剤中で水と共溶媒を形成し、難溶性薬物の溶解性を向上させることができます。

2. バインダーと潤滑剤

PEG4000とPEG6000は、錠剤によく使用される水溶性結合剤と潤滑剤です。ポリエチレングリコールを結合剤として使用した顆粒は成形性が良く、錠剤が硬化しないため、水溶性または水不溶性の物質の造粒に適しています。

3. 安定剤

たとえば、タンパク質医薬品の液体剤形にポリエチレングリコールを加えると、タンパク質の特性が変化し、安定性が向上します。高濃度の ペグ は、タンパク質の凍結防止剤や沈殿剤/結晶化剤としてよく使用され、タンパク質の疎水鎖と相互作用します。研究では、異なる分子量の ペグ には異なる効果があることが示されています。たとえば、濃度が 0.5% または 2% の PEG300 は、組み換えヒトケラチノサイト成長因子の凝集を阻害できます。PEG200、400、600、1000 は、BSSA とリゾチームを安定化できます。

薬物キャリアとしてのポリエチレングリコール

1. マトリックス

適切な ペグ 混合物 (PEG300 と PEG500 の同量など) は一定のペースト状粘稠度を持ち、水への溶解度と薬剤との適合性が高く、軟膏の水溶性マトリックスとして使用できます。その利点は、ペグ が皮膚アレルギーを引き起こさず、安定していて劣化しないことです。皮膚表面に塗布された柔らかい ペグ は、人間の発汗に影響を与えません。ペグ は電気分解されないため、人間のニーズに合わせて pH 値を任意の必要な値に調整できます。

2. 固体分散材料

PEGは水溶性が高く、さまざまな有機溶媒に溶解できるため、特定の薬物を分子状態で分散させ、薬物の凝集を防ぐことができます。そのため、固体分散材料では、PEGを水溶性キャリア材料として使用して、薬物の溶解速度を高めることができます。また、PEGは徐放性固体分散体のキャリア材料としても使用できます。たとえば、溶融法を使用して、薬物を溶融PEGに溶解し、薬液をハードカプセルに充填します。薬液は室温で固化し、溶解メカニズムに従って薬物がゆっくりと放出されるため、徐放効果があります。また、異なるPEG含有量によっても、異なるタイプの固体分散体が形成されます。

3. 高分子ナノミセル

ポリマーミセルは、主にホモポリマーミセルとコポリマーミセルとして研究されています。たとえば、ポリエチレングリコールは両親媒性ブロックコポリマーの親水性領域を形成するために使用でき、疎水性領域の疎水性材料はPEGとともにさまざまなジブロックまたはトリブロック両親媒性ポリマーを形成し、さまざまなミセルを形成して薬物負荷範囲を拡大できます。

例えば、PCL とポリエチレングリコールを共重合すると、PCL 粒子の親水性が高まり、両親媒性共重合体が形成され、ポリマーの球状化特性が変わります。両親媒性共重合体に薬剤を充填してナノミセルを形成します。共重合体の疎水基は、パクリタキセルなどの油溶性薬剤のシステムの充填性能を向上させ、親水基はパクリタキセルの水溶性を向上させます。

4. 修正された材料

ポリエチレングリコールを改質材料として使用すると、薬物を改質して薬物の作用特性を変えることができるほか、薬物キャリアを改質して元のキャリアの性能を向上させることもできます。PEGを使用した構造改質により、薬物の以下の特性を向上させることができます。

（１）安定性を高め、酵素の分解を減らす。

（２）血漿中半減期の延長、最大血中薬物濃度の低下、血中薬物濃度の変動の減少などの薬物動態特性を改善する。

（３）免疫原性および抗原性を低下させる

（４）毒性を低減し、生体内活性を向上させる。

（５）体内での薬物分布を改善し、標的化を強化する。

（6）投薬頻度を減らし、患者の服薬コンプライアンスを向上させる。

1. 修飾タンパク質医薬品

ポリエチレングリコールは、タンパク質と共有結合することで化学修飾することができます。タンパク質のPEG修飾は、分子サイズ、疎水性、電荷などのタンパク質の生化学的特性を変化させ、タンパク質の水溶性と安定性を高めることができます。さらに、タンパク質の免疫原性を低下させ、薬効と安全性を向上させることもできます。タンパク質のPEG修飾は、タンパク質のアミノ基、チオール基、またはカルボキシル基に対して行うことができます。

2. 改良薬物運搬体

ポリエチレングリコール修飾ポリアミドアミン（パマム）-メトトレキサート（MTX）分子複合体の調製とin vitro薬物放出研究。官能化PEGは、アミド結合を介してPAMAM表面のアミノ基に接続されています。PEG化PAMAMの溶血毒性を調査し、パマム-ペグ / MXT複合体を調製します。最大複合体量を決定し、異なる緩衝液と血漿中の複合体のin vitro薬物放出挙動と、異なる保存条件下での安定性を調査します。最後に、実験結果によると、PAMAMと比較して、パマム-PEGの溶血毒性は大幅に減少し、一定の持続放出効果があり、新しい薬物送達キャリア材料になることが期待されることがわかりました。

3. 低分子医薬品の改良

タンパク質、キャリア、その他の高分子物質の修飾に使用されるほか、多くの有機小分子医薬品も徐々にPEG修飾技術を使用しています。たとえば、一部の小分子医薬品はポリエチレングリコールで修飾されています。ジクロロチオニルはカップリング剤として使用されます。小分子医薬品をクロロホルミル化した後、分解性脂質結合でポリエチレングリコールに結合します。結果は、この方法により、目的の修飾製品の収率が向上し、PEG修飾ニコチン酸の水溶性が向上することを示しています。