ПОЛИЭТИЛЕНИМИН (ПЭИ)

ОПИСАНИЕ:
Полиэтиленимин (ПЭИ) или полиазиридин представляет собой полимер с повторяющимися звеньями, состоящими из аминогруппы и двух углеродных алифатических спейсеров CH2CH2.
Линейные полиэтиленимины содержат все вторичные амины, в отличие от разветвленных ПЭИ, которые содержат первичные, вторичные и третичные аминогруппы.
Сообщалось также о полностью разветвленных дендримерных формах.

Номер CAS: 9002-98-6

СИНОНИМЫ ПОЛИЭТИЛЕНИМИНА (ПЭИ):
ПЭИ-10,полиэтиленимин, разветвленный, мв 1800,Азиридин,гомополимер,полиэтиленимин(10 000),ПОЛИЭТИЛЕНИМИН РАЗВЕТВЛЕННЫЙ,ПЭИ-35,ПЭИ-2500,ПЭИ-1500,полиэтиленимин (20 000);,Этиленимин, гомополимер

ПЭИ производится в промышленных масштабах и находит множество применений, обычно обусловленных его поликатионным характером.
Полиэтиленимин (ПЭИ) представляет собой гидрофильный катионный полимер, широко используемый в качестве реагента для невирусной доставки нуклеотидов.
Разветвленный ПЭИ можно синтезировать катионной полимеризацией азиридина с раскрытием цикла.

Частицы на основе ПЭИ также можно использовать в качестве адъювантов для вакцин.
Благодаря своим превосходным физико-химическим свойствам он применяется во многих областях, таких как разделение и очистка белков, абсорбция углекислого газа, носители лекарств, очистка сточных вод и биологические этикетки.

СВОЙСТВА ПОЛИЭТИЛЕНИМИНА (ПЭИ):
Линейный ПЭИ представляет собой полукристаллическое твердое вещество при комнатной температуре, тогда как разветвленный ПЭИ представляет собой полностью аморфный полимер, существующий в жидком виде при любой молекулярной массе.
Линейный полиэтиленимин растворим в горячей воде, при низком pH, в метаноле, этаноле или хлороформе.
Полиэтиленимин нерастворим в холодной воде, бензоле, этиловом эфире и ацетоне.

Линейный полиэтиленимин имеет температуру плавления около 67 ° C.
Как линейный, так и разветвленный полиэтиленимин можно хранить при комнатной температуре.
Линейный полиэтиленимин способен образовывать криогели при замораживании и последующем оттаивании его водных растворов.

СИНТЕЗ ПОЛИЭТИЛЕНИМИНА (ПЭИ):
Разветвленный ПЭИ можно синтезировать путем полимеризации с раскрытием кольца азиридина.
В зависимости от условий реакции можно достичь различной степени разветвления.
Линейный ПЭИ доступен путем постмодификации других полимеров, таких как поли(2-оксазолины) или N-замещенные полиазиридины.

Линейный ПЭИ был синтезирован гидролизом поли(2-этил-2-оксазолина) и продавался как jetPEI.

В нынешнем поколении in-vivo-jetPEI в качестве предшественников используются специальные полимеры поли(2-этил-2-оксазолина).

ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИЭТИЛЕНИМИНА (ПЭИ):
Полиэтиленимин находит множество применений в таких продуктах, как: моющие средства, клеи, средства для очистки воды и косметика.
Благодаря своей способности модифицировать поверхность целлюлозных волокон, PEI используется в качестве влагопрочного агента в процессе производства бумаги.
Полиэтиленимин (ПЭИ) также используется в качестве флокулянта с золями кремнезема и в качестве хелатирующего агента, обладающего способностью образовывать комплексы с ионами металлов, таких как цинк и цирконий.

Существуют и другие узкоспециализированные приложения PEI:
Биология:
ПЭИ имеет ряд применений в лабораторной биологии, особенно в культуре тканей, но также токсичен для клеток, если его использовать в избытке.
Токсичность осуществляется по двум различным механизмам: разрушение клеточной мембраны, приводящее к некротической гибели клеток (немедленное), и разрушение митохондриальной мембраны после интернализации, приводящее к апоптозу (отсроченное).

Промоутер вложений:
Полиэтиленимины используются в клеточной культуре слабозакрепляющихся клеток для усиления прикрепления.
ПЭИ представляет собой катионный полимер; отрицательно заряженные внешние поверхности клеток притягиваются к чашкам, покрытым PEI, что способствует более прочному соединению между клетками и пластиной.

Реагент для трансфекции:
Поли(этиленимин) был вторым открытым полимерным агентом для трансфекции после поли-L-лизина.
ПЭИ конденсирует ДНК в положительно заряженные частицы, которые связываются с анионными остатками клеточной поверхности и переносятся в клетку посредством эндоцитоза.
Попав внутрь клетки, протонирование аминов приводит к притоку противоионов и снижению осмотического потенциала.

В результате осмотического набухания везикула разрывается, высвобождая комплекс полимер-ДНК (полипплекс) в цитоплазму.
Если полиплекс распаковывается, ДНК может свободно диффундировать к ядру.

Пермеабилизация грамотрицательных бактерий:
Поли(этиленимин) также является эффективным проницаемым веществом внешней мембраны грамотрицательных бактерий.

УВЛАВЛЕНИЕ СО2:
Для улавливания CO2 использовался как линейный, так и разветвленный полиэтиленимин, часто пропитанный пористыми материалами.
Первое использование полимера PEI для улавливания CO2 было направлено на улучшение удаления CO2 в космических кораблях, пропитанных полимерной матрицей.

После этого носитель был заменен на МСМ-41, гексагональный мезоструктурированный кремнезем, и большие количества ПЭИ остались в так называемой «молекулярной корзине».
Адсорбирующие материалы MCM-41-PEI привели к более высокой способности адсорбции CO2, чем сыпучий PEI или материал MCM-41, рассматриваемый по отдельности.

Авторы утверждают, что в этом случае имеет место синергетический эффект за счет высокой дисперсности ПЭИ внутри пористой структуры материала.
В результате этого улучшения были разработаны дальнейшие работы по более глубокому изучению поведения этих материалов.
Исчерпывающие работы были сосредоточены на адсорбционной способности CO2, а также на селективности адсорбции CO2/O2 и CO2/N2 нескольких материалов MCM-41-PEI с полимерами PEI.

Кроме того, пропитка PEI была протестирована на различных подложках, таких как матрица из стекловолокна и монолиты.
Однако для соответствующих характеристик в реальных условиях улавливания после сгорания (умеренные температуры 45–75 °C и наличие влаги) необходимо использовать термически и гидротермально стабильные кремнеземные материалы, такие как SBA-15, который также представляет собой гексагональная мезоструктура.

Влажность и реальные условия также были протестированы при использовании материалов, пропитанных ПЭИ, для адсорбции CO2 из воздуха.
Детальное сравнение PEI и других аминосодержащих молекул показало превосходную эффективность циклов PEI-содержащих образцов.
Также было зарегистрировано лишь незначительное снижение поглощения ими CO2 при повышении температуры от 25 до 100 °С, что свидетельствует о высоком вкладе хемосорбции в адсорбционную способность этих твердых веществ.

По этой же причине адсорбционная способность в разбавленном CO2 составляла до 90% от значения в чистом CO2, а также наблюдалась высокая нежелательная селективность по отношению к SO2.
В последнее время было предпринято много усилий для улучшения диффузии ПЭИ внутри пористой структуры используемого носителя.
Лучшее диспергирование PEI и более высокая эффективность CO2 (молярное соотношение CO2/NH) были достигнуты за счет пропитки материала PE-MCM-41, окклюдированного темплатом, а не идеальных цилиндрических пор обожженного материала, следуя ранее описанному маршруту.
 
Также изучалось совместное использование органосиланов, таких как аминопропилтриметоксисилан, АП и ПЭИ.
В первом подходе использовалась их комбинация для пропитки пористых носителей, что обеспечивало более быструю кинетику адсорбции CO2 и более высокую стабильность во время циклов повторного использования, но не более высокую эффективность.

Новым методом является так называемая «двойная функционализация».
Он основан на пропитке материалов, предварительно функционализированных путем прививки (ковалентного связывания органосиланов).
Аминогруппы, включенные обоими путями, продемонстрировали синергический эффект, достигнув высокого поглощения CO2 до 235 мг CO2/г (5,34 ммоль CO2/г).

Для этих материалов также была изучена кинетика адсорбции CO2, которая показала такую же скорость адсорбции, как и пропитанные твердые вещества.
Это интересное открытие, учитывая меньший объем пор, доступный в материалах с двойной функциональностью.
Таким образом, можно также сделать вывод, что их более высокое поглощение CO2 и эффективность по сравнению с пропитанными твердыми веществами можно объяснить синергическим эффектом аминогрупп, введенных двумя методами (прививкой и пропиткой), а не более быстрой кинетикой адсорбции.

Модификатор низкой работы выхода для электроники:
Чжоу и Киппелен и др. показали, что поли(этиленимин) и этоксилированный поли(этиленимин) (PEIE) являются эффективными модификаторами работы с низкой работой работы для органической электроники.
Это могло бы повсеместно уменьшить работу выхода металлов, оксидов металлов, проводящих полимеров, графена и так далее.
Очень важно, что проводящий полимер с низкой работой выхода, обработанный в растворе, может быть получен с помощью модификации PEI или PEIE.

Основываясь на этом открытии, полимеры широко используются в органических солнечных элементах, органических светодиодах, органических полевых транзисторах, перовскитных солнечных элементах, перовскитных светодиодах, солнечных элементах на квантовых точках и светодиодах и т. д.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИ ОСУЩЕСТВЛЕНИИ ВИЧ-ГЕННОЙ ТЕРАПИИ:
Полиэтиленимин (ПЭИ), катионный полимер, был широко изучен и показал большие перспективы в качестве эффективного средства доставки генов.
Аналогичным образом, пептид Tat ВИЧ-1, пептид, проницаемый для клеток, успешно используется для внутриклеточной доставки генов.

Полиэтиленимин можно использовать в качестве невирусного синтетического полимерного вектора для доставки терапевтических нуклеиновых кислот in vivo.
Взаимодействие отрицательно заряженных нуклеиновых кислот и положительно заряженной основной цепи полимера приводит к образованию наноразмерных комплексов.
Этот нейтрализованный комплекс защищает заключенную нуклеиновую кислоту от ферментов и сохраняет ее стабильность до тех пор, пока не произойдет поглощение клетками.

Например, PEI, конъюгированный с сывороточным альбумином человека, демонстрирует хорошую трансфекцию пДНК и низкую токсичность. 

ПЭИ можно использовать для функционализации одностенных нанотрубок (ОСНТ) для улучшения их растворимости и биосовместимости при сохранении структурной целостности исходных ОСНТ.
Ковалентно-функционализированные ОСНТ находят применение для поглощения CO2 и доставки генов. 

Разветвленный ПЭИ также можно использовать для модификации свойств поверхности адсорбентов.
Модифицированные ПЭИ нановолокна водного оксида циркония/ПАН используются для дефторирования грунтовых вод, поскольку они обладают высокой способностью к адсорбции фторидов и широким рабочим диапазоном pH.

ОСОБЕННОСТИ И ПРЕИМУЩЕСТВА ПОЛИЭТИЛЕНИМИНА:
Первичные и вторичные аминогруппы PEI могут эффективно связываться с лекарственными средствами, нуклеиновыми кислотами и другими функциональными фрагментами. 

Разветвленный PEI обладает лучшей комплексообразующей и буферной способностью.

ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИЭТИЛЕНИМИНА (ПЭИ):
Химическая формула, (C2H5N)n, линейная форма
Молярная масса, 43,04 (повторяющаяся единица), масса полимера, переменная
форма
вязкая жидкость
молярная масса
среднее Mn ~10 000 по ГПХ 
среднее Mw ~25 000 по LS

примеси
≤1% воды
показатель преломления
n20/Д 1,5290
вязкость
13 000–18 000 (50 °С)
б.п.
250 °С (лит.)
плотность
1,030 г/мл при 25 °C
Температура плавления 59-60°С.
Температура кипения, 250°С(лит.)
Плотность, 1,030 г/мл при 25 °C
давление пара, 9 мм рт. ст. (20 °C)
показатель преломления, n20/D 1,5290
Температура вспышки, >230 °F
температура хранения, 2-8°C
растворимость, ДМСО (экономно)
форма, Жидкость
цвет, Бледно-желтый
Удельный вес, 1,045 (20/4℃)
PH, pH (50 г/л, 25 ℃): 10～12
Растворимость в воде, растворим в воде.
Чувствительный, гигроскопичный
ИнЧИ, ИнЧИ=1S/C2H5N/c1-2-3-1/h3H,1-2H2
InChIKey, NOWKCMXCCJGMRR-UHFFFAOYSA-N
УЛЫБКИ, C1NC1
LogP, -0,969 (оценка)

ИНФОРМАЦИЯ ПО БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛИЭТИЛЕНИМИНА (ПЭИ):
Меры первой помощи:
Описание мер первой помощи:
Общий совет:
Проконсультируйтесь с врачом.
Покажите этот паспорт безопасности лечащему врачу.
Выйдите из опасной зоны:
 
При вдыхании:
При вдыхании выведите пострадавшего на свежий воздух.
Если нет дыхания проведите искусственную вентиляцию легких.
Проконсультируйтесь с врачом.
При попадании на кожу:
Немедленно снять загрязненную одежду и обувь.
Смыть большим количеством воды с мылом.
Проконсультируйтесь с врачом.
 
При попадании в глаза:
Тщательно промойте большим количеством воды в течение не менее 15 минут и обратитесь к врачу.
Продолжайте промывать глаза во время транспортировки в больницу.
 
При проглатывании:
Не вызывает рвоту.
Никогда не давайте ничего перорально человеку, находящемуся без сознания.
Прополоскать рот водой.
Проконсультируйтесь с врачом.
 
Противопожарные меры:
Средства пожаротушения:
Подходящие средства пожаротушения:
Используйте водяной спрей, спиртостойкую пену, сухие химикаты или углекислый газ.
Особые опасности, исходящие от вещества или смеси
Оксиды углерода, Оксиды азота (NOx), Газообразный хлористый водород
 
Совет пожарным:
При необходимости наденьте автономный дыхательный аппарат для тушения пожара.
Меры при случайном высвобождении:
Меры личной безопасности, защитное снаряжение и действия в чрезвычайных ситуациях
Используйте средства индивидуальной защиты.
 
Избегайте вдыхания паров, тумана или газа.
Эвакуируйте персонал в безопасные места.
 
Экологические меры предосторожности:
Предотвратите дальнейшую утечку или разлив, если это безопасно.
Не допускайте попадания продукта в канализацию.
Необходимо избегать попадания в окружающую среду.
 
Методы и материалы для локализации и очистки:
Промочить инертным абсорбирующим материалом и утилизировать как опасные отходы.
Хранить в подходящих закрытых контейнерах для утилизации.
 
Обращение и хранение:
Меры предосторожности для безопасного обращения:
Избегайте вдыхания паров или тумана.
 
Условия безопасного хранения, включая любые несовместимости:
Хранить контейнер плотно закрытым в сухом и хорошо проветриваемом месте.
Открытые контейнеры необходимо тщательно закрыть и хранить в вертикальном положении во избежание утечки.
Класс хранения (TRGS 510): 8А: Горючие, коррозионно-активные опасные материалы.
 
Контроль воздействия / личная защита:
Параметры управления:
Компоненты с параметрами контроля рабочего места
Не содержит веществ с предельно допустимыми значениями профессионального воздействия.
Средства контроля воздействия:
Соответствующие технические средства контроля:
Обращайтесь в соответствии с правилами промышленной гигиены и техники безопасности.
Мойте руки перед перерывами и в конце рабочего дня.
 
Средства индивидуальной защиты:
Защита глаз/лица:
Плотно прилегающие защитные очки.
Лицевой щиток (минимум 8 дюймов).
Используйте средства защиты глаз, протестированные и одобренные в соответствии с соответствующими государственными стандартами, такими как NIOSH (США) или EN 166 (ЕС).
 
Защита кожи:
Работайте в перчатках.
Перчатки необходимо проверять перед использованием.
Используйте подходящие перчатки
технику снятия (не касаясь внешней поверхности перчатки), чтобы избежать попадания продукта на кожу.
Утилизируйте загрязненные перчатки после использования в соответствии с действующим законодательством и надлежащей лабораторной практикой.
Вымойте и высушите руки.
 
Полный контакт:
Материал: Нитриловый каучук.
Минимальная толщина слоя: 0,11 мм.
Время прорыва: 480 мин.
Протестированный материал: Дерматрил (KCL 740 / Aldrich Z677272, размер M)
Всплеск контакта
Материал: Нитриловый каучук.
Минимальная толщина слоя: 0,11 мм.
Время прорыва: 480 мин.
Протестированный материал: Дерматрил (KCL 740 / Aldrich Z677272, размер M)
Его не следует истолковывать как разрешение на какой-либо конкретный сценарий использования.
 
Защита тела:
Полный костюм защиты от химикатов. Тип защитного средства необходимо выбирать в зависимости от концентрации и количества опасного вещества на конкретном рабочем месте.
Защита органов дыхания:
Если оценка риска показывает, что воздухоочистительные респираторы уместны, используйте полнолицевой респиратор с многоцелевыми комбинированными (США) или респираторными картриджами типа ABEK (EN 14387) в качестве резерва для инженерных средств контроля.
 
Если респиратор является единственным средством защиты, используйте респиратор, закрывающий все лицо.
Используйте респираторы и их компоненты, протестированные и одобренные в соответствии с соответствующими государственными стандартами, такими как NIOSH (США) или CEN (ЕС).
Контроль воздействия на окружающую среду
Предотвратите дальнейшую утечку или разлив, если это безопасно.
Не допускайте попадания продукта в канализацию.
Необходимо избегать попадания в окружающую среду.
 
Стабильность и химическая активность:
Химическая стабильность:
Стабилен при рекомендуемых условиях хранения.
Несовместимые материалы:
Сильные окислители:
Опасные продукты разложения:
Опасные продукты разложения образуются в условиях пожара.
Оксиды углерода, Оксиды азота (NOx), Газообразный хлористый водород.
 
Утилизация отходов:
Методы переработки отходов:
Продукт:
Предложите решения для излишков и неперерабатываемых отходов лицензированной компании по утилизации.
Обратитесь в лицензированную профессиональную службу по утилизации отходов, чтобы избавиться от этого материала.
Загрязненная упаковка:
Утилизируйте как неиспользованный продукт.