newyddion

Polyethyleneimine(PEI yn fyr), gyda rhif CAS o 9002-98-6, yn bolymer cationig hydawdd mewn dŵr. Ei brif nodwedd yw bod ei gadwyn foleciwlaidd yn gyfoethog mewn nifer fawr o grwpiau amino (aminau cynradd, aminau eilaidd, ac aminau trydyddol). Mae'r strwythur hwn yn pennu ei alcalinedd cryf, ei adweithedd uchel, a'i briodweddau ffisegemegol unigryw. Mae gan polyethyleneimine werth cymhwysiad na ellir ei ailosod mewn sawl maes.

I. Gwybodaeth Sylfaenol: Strwythur a Dosbarthiad

1. Strwythur cemegol

Uned ailadroddus PEI yw -CH₂CH₂NH-, ac mae'r grwpiau amino ar ei gadwyn foleciwlaidd yn rhoi priodweddau cationig cryf iddo (pKa≈10) – hyd yn oed o dan amodau niwtral neu asidig wan, gellir protoneiddio'r grwpiau amino (-NH₂→-NH₃⁺), sef prif ffynhonnell ei hydoddedd dŵr, ei allu i gymhlethu a'i amsugno arwyneb.

Yn ôl gwahanol strwythurau, fe'u rhennir yn bennaf yn ddau gategori:

Polyethyleneimine llinol (L-PEI): Mae'r gadwyn foleciwlaidd yn llinol, gydag aminau eilaidd fel y prif grŵp amino (tua 90%), ac mae cyfran yr aminau cynradd a thrydyddol yn isel. Mae'r dosbarthiad màs moleciwlaidd cymharol yn gul, ac mae'r purdeb yn uwch.

Polyethyleneimine canghennog (B-PEI): Mae'r gadwyn foleciwlaidd yn cynnwys nifer fawr o gadwyni ochr, gyda chyfran gytbwys o aminau cynradd (≈25%), aminau eilaidd (≈50%), ac aminau trydyddol (≈25%), ac mae ganddo adweithedd uwch. Dyma'r math a ddefnyddir amlaf mewn diwydiant.

2. Priodweddau ffisegol allweddol

Ii. Nodweddion Craidd: Pam mae PEI yn cael ei Ddefnyddio'n Eang?

Priodwedd cationig cryf a gallu cymhlethdod: Mae'r grŵp amino ar ôl protoniad yn cario gwefr bositif a gall ffurfio cymhlethdodau sefydlog gyda sylweddau â gwefr negyddol (megis DNA, RNA, llifynnau anionig, clai ac ïonau metel), sef craidd ei weithred wrth gyflenwi genynnau, trin dŵr ac amsugno metel.

Adweithedd uchel: Gall grwpiau amino (yn enwedig aminau cynradd) gymryd rhan mewn amrywiol adweithiau (megis adio Michael, agor cylch epocsi, asyleiddio, adweithiau croesgysylltu), a gellir eu defnyddio fel asiantau croesgysylltu ac addaswyr i swyddogaetholi wyneb y deunydd.

Hydoddedd dŵr a phriodweddau ffurfio ffilm: Mae hydoddedd dŵr da yn ei gwneud hi'n hawdd ei brosesu. Ar ôl sychu, gall ffurfio ffilm drwchus, ac mae gan y ffilm rai priodweddau adlyniad a rhwystr.

Alcalinedd cryf: Mae'r nifer fawr o grwpiau amino yn y moleciwl yn gwneud ei doddiant dyfrllyd yn alcalïaidd iawn (pH ≈10 i 12), a gall gael adweithiau niwtraleiddio gyda sylweddau asidig.

III.Beth yw defnydd polyethylenimine ar ei gyfer(Wedi'i ddosbarthu yn ôl Senarios Galw

1. Maes biofeddygol (Craidd: Fectorau cyflwyno genynnau

Mae PEI yn un o'r fectorau genynnau anfeirysol a ddefnyddir amlaf ar hyn o bryd:

Egwyddor Mae PEI cationig a DNA/RNA anionig yn ffurfio “cyfadeilad asid niwclëig PEI” trwy ryngweithio electrostatig, sydd nid yn unig yn amddiffyn asidau niwclëig rhag cael eu diraddio gan niwcleasau ond hefyd yn eu galluogi i fynd i mewn i gelloedd trwy endocytosis. Ar ben hynny, gall “effaith sbwng proton” PEI (amsugno protonau o fewn y gell ar ôl protoniad) sbarduno rhwygiad fesigl hyrwyddo rhyddhau asidau niwclëig i'r cytoplasm;

Cymhwysiad: Therapi genynnau (megis cyflwyno genynnau ar gyfer tiwmorau a chlefydau genetig), cyflwyno brechlyn asid niwclëig, arbrofion trawsffectio celloedd (adweithydd trawsffectio PEI a ddefnyddir yn gyffredin mewn labordai);

Nodyn: Mae gan PEI pwysau moleciwlaidd uchel wenwyndra cymharol uchel. Ar hyn o bryd, mae PEI wedi'i addasu â gwenwyndra isel (megis PEI wedi'i addasu â peG a nanoronynnau PEI wedi'u croesgysylltu) wedi'u datblygu.

2. Maes trin dŵr (Craidd: Flocwlyddion, Amsugnyddion)

Flocwlydd: Priodwedd cationigPolyethylenimine PEIgall niwtraleiddio gronynnau ataliedig â gwefr negyddol mewn dŵr (megis tywod, deunydd organig, a bacteria), gan achosi i'r gronynnau agregu a setlo. Fe'i defnyddir ar gyfer puro dŵr yfed a thrin dŵr gwastraff diwydiannol (megis argraffu a lliwio, dŵr gwastraff gwneud papur), yn arbennig o addas ar gyfer trin dŵr gwastraff â chymylogrwydd uchel a chynnwys deunydd organig uchel.

Amsugnwr Gall grŵp amino Polyethylenimine PEI ffurfio bondiau cydgysylltu ag ïonau metel trwm (megis Cu²⁺, Ni²⁺, Cr⁶⁺, Pb²⁺), a gellir ei ddefnyddio i gael gwared â metelau trwm mewn dŵr gwastraff diwydiannol. Gellir ei wneud hefyd yn ddeunyddiau amsugno wedi'u haddasu â polyethylenimine (megis carbon wedi'i actifadu gan PEI, nanofibers PEI) i wella'r gallu amsugno.

3. Maes addasu arwyneb deunydd (Craidd: Addasu Swyddogaethol)

Addasu Papur/Ffibr: Gall triniaeth polyethylenimine PEI o bapur wella ei gryfder gwlyb, ei wrthwynebiad dŵr a'i argraffadwyedd (trwy groesgysylltu â grwpiau hydroxyl ar wyneb y ffibr), ac fe'i defnyddir wrth gynhyrchu papur arbenigol (megis papur pecynnu, papur hidlo).

Triniaeth arwyneb metel: Gall polyethylenimine ffurfio ffilm amddiffynnol ar wyneb y metel, gan wella ymwrthedd cyrydiad y metel, a gall hefyd wasanaethu fel hyrwyddwr adlyniad ar gyfer haenau metel.

Addasu deunydd polymer: Defnyddir PEI fel asiant croesgysylltu neu gydnawseddwr i wella cydnawsedd ac adlyniad polymerau (megis addasu croesgysylltu resinau polywrethan ac epocsi), neu i wella hydroffiligrwydd deunyddiau (megis ffilmiau polyolefin wedi'u haddasu gan PEI).

4. Cymwysiadau diwydiannol eraill

Gludyddion a seliwyr: Gall grŵp amino PEI gael adweithiau croesgysylltu ag aldehydau, isocyanadau, ac ati, a gellir ei ddefnyddio fel asiant halltu ar gyfer gludyddion sy'n seiliedig ar ddŵr. Defnyddir polyethylenimine ar gyfer bondio pren, papur a metel, gyda chryfder bondio uchel a gwrthiant dŵr da.

Diwydiant llifynnau a phigmentau: Gellir defnyddio polyethylenimine PEI fel trwsiadwr ar gyfer llifynnau cationig (yn enwedig ar gyfer lliwio ffibrau naturiol fel cotwm a sidan), gan wella adlyniad a golchadwyedd llifynnau; Gellir defnyddio polyethylenimine hefyd fel gwasgarydd pigment i atal crynhoi pigment.

Echdynnu petrolewm: Defnyddir PEI mewn trin dŵr meysydd olew (megis asiantau cau dŵr a rheoli proffil), neu fel ychwanegyn hylif drilio i wella sefydlogrwydd hylifau drilio.

Drwy addasu'r pwysau moleciwlaidd (pwysau moleciwlaidd isel, gwenwyndra isel; pwysau moleciwlaidd uchel, gweithgaredd uchel), strwythur (llinol vs. canghennog), a dulliau addasu (peG-ylation, croesgysylltu, a chyfansoddi) opolyethylenimine, gellir ehangu ei gymhwysiad mewn meysydd pen uchel (megis cyflenwi cyffuriau wedi'i dargedu a deunyddiau swyddogaethol arbennig) ymhellach.