albisteak

Polietilenimina(laburbilduz PEI), 9002-98-6 CAS zenbakiarekin, uretan disolbagarria den polimero kationiko bat da. Bere ezaugarri nagusia da bere kate molekularra amino talde kopuru handi batean aberatsa dela (amina primarioak, amina sekundarioak eta amina tertziarioak). Egitura honek bere alkalinitate handia, erreaktibotasun handia eta propietate fisiko-kimiko bereziak zehazten ditu. Polietileniminak aplikazio balio ordezkaezina du hainbat arlotan.

I. Oinarrizko informazioa: egitura eta sailkapena

1. Egitura kimikoa

PEI-ren errepikapen-unitatea -CH₂CH₂NH- da, eta bere kate molekularreko amino taldeek propietate kationiko sendoak ematen dizkiote (pKa≈10) – baldintza neutro edo azido ahuletan ere, amino taldeak protona daitezke (-NH₂→-NH₃⁺), eta horixe da bere uretan disolbagarritasunaren, konplexutasun-gaitasunaren eta gainazaleko adsorzioaren iturri nagusia.

Egitura desberdinen arabera, bi kategoria nagusitan banatzen dira:

Polietilenimina lineala (L-PEI): Kate molekularra lineala da, bigarren mailako aminak amino talde nagusi gisa dituelarik (% 90 inguru), eta lehen eta hirugarren mailako aminen proportzioa txikia da. Masa molekularraren banaketa erlatiboa estua da, eta purutasuna handiagoa.

Polietilenimina adarkatua (B-PEI): Kate molekularrak alboko kate ugari ditu, amina primarioen (≈% 25), amina sekundarioen (≈% 50) eta amina tertziarioen (≈% 25) proportzio orekatu batekin, eta erreaktibotasun handiagoa du. Industrian gehien erabiltzen den mota da.

2. Ezaugarri fisiko nagusiak

Ii. Ezaugarri nagusiak: Zergatik erabiltzen da PEI hain zabalduta?

Protagonismo kationiko sendoa eta konplexutasun-gaitasuna: protonazioaren ondoren amino taldeak karga positiboa du eta konplexu egonkorrak sor ditzake karga negatiboa duten substantziekin (DNA, RNA, koloratzaile anionikoak, buztinak eta ioi metalikoak, esaterako), eta horixe da geneen administrazioan, uraren tratamenduan eta metalen adsorzioan duen ekintza-mekanismo nagusia.

Erreaktibotasun handia: Amino taldeek (batez ere amina primarioek) hainbat erreakziotan parte har dezakete (Michael gehikuntza, epoxi eraztun-irekitzea, azilazioa, gurutzatze-erreakzioetan), eta gurutzatze-agente eta aldatzaile gisa erabil daitezke materialaren gainazala funtzionalizatzeko.

Uretan disolbagarritasuna eta filma sortzeko propietatea: Uretan disolbagarritasun onak errazten du prozesatzea. Lehortu ondoren, film trinko bat sor dezake, eta filmak atxikimendu eta hesi-propietate batzuk ditu.

Alkalinitate handia: Molekulan dauden amino talde kopuru handiak bere ur-disoluzioa oso alkalinoa bihurtzen du (pH≈10etik 12ra), eta neutralizazio-erreakzioak izan ditzake substantzia azidoekin.

III.Zertarako erabiltzen da polietilenimina?(Eskariaren arabera sailkatuta)

1. Biomedikuntza arloa (Muina: Geneen banaketa bektoreak)

PEI gaur egun gehien erabiltzen diren bektore ez-biraletako bat da:

PEI kationikoak eta DNA/RNA anionikoak "PEI-azido nukleiko konplexua" osatzen dute elkarrekintza elektrostatikoaren bidez, eta horrek ez ditu azido nukleikoak nukleasek degradatzea eragozten bakarrik, baita endozitosiaren bidez zeluletan sartzea ahalbidetzen ere. Gainera, PEI-ren "protoi belaki efektua" (protonazioa egin ondoren zelula barruko protoiak xurgatzea) Besikula hausturak eragiteak azido nukleikoak zitoplasman askatzea sustatu dezake;

Aplikazioa: Gene-terapia (adibidez, tumoreetarako eta gaixotasun genetikoetarako geneen administrazioa), azido nukleikoen txertoen administrazioa, zelulen transfekzio-esperimentuak (laborategietan erabili ohi den PEI transfekzio-erreaktibo);

Oharra: Pisu molekular handiko PEIak zitotoxikotasun nahiko handia du. Gaur egun, toxikotasun txikiko PEI aldatuak garatu dira (adibidez, peG-z aldatutako PEIa eta lotura gurutzatuko PEI nanopartikulak).

2. Uraren tratamenduaren arloa (Muina: Flokulatzaileak, Xurgatzaileak)

Flokulatzailea: propietate kationikoaPolietilenimina PEIUretan dauden partikula esekidura negatiboki kargatuak neutraliza ditzake (hala nola harea, materia organikoa eta bakterioak), partikulak batu eta finkatuz. Edateko ura arazteko eta industriako hondakin-urak tratatzeko erabiltzen da (hala nola inprimaketa eta tindaketa, papergintzako hondakin-urak), eta bereziki egokia da uhertasun handiko eta materia organiko eduki handiko hondakin-urak tratatzeko.

Xurgatzailea Polietilenimina PEI-ren amino taldeak koordinazio-loturak sor ditzake metal astun ioiekin (adibidez, Cu²⁺, Ni²⁺, Cr⁶⁺, Pb²⁺), eta industria-hondakin-uretan metal astunak kentzeko erabil daiteke. Polietileniminaz aldatutako adsorzio-materialetan ere erabil daiteke (adibidez, PEI-karbono aktibatua, PEI-nanofibrak) adsorzio-ahalmena hobetzeko.

3. Materialaren gainazalaren aldaketaren eremua (Muina: Aldaketa funtzionala)

Papera/Zuntza aldaketa: Paperaren polietilenimina PEI tratamenduak bere hezetasun-erresistentzia, urarekiko erresistentzia eta inprimagarritasuna hobetu ditzake (zuntz-gainazaleko hidroxilo taldeekin lotura gurutzatuen bidez), eta paper berezia ekoizteko erabiltzen da (adibidez, ontziratzeko papera, iragazki-papera).

Metalezko gainazalaren tratamendua: Polietileniminak babes-film bat sor dezake metalezko gainazalean, metalaren korrosioarekiko erresistentzia hobetuz, eta metalezko estalduretarako itsaspen-sustatzaile gisa ere balio dezake.

Polimero materialen aldaketa: PEI erretikulatzaile edo bateragarritzaile gisa erabiltzen da polimeroen bateragarritasuna eta atxikimendua hobetzeko (adibidez, poliuretano eta epoxi erretxinen erretikulazio aldaketa) edo materialen hidrofilitatea hobetzeko (adibidez, PEIz aldatutako poliolefina filmak).

4. Beste industria-aplikazio batzuk

Itsasgarriak eta zigilatzaileak: PEIren amino taldeak aldehidoekin, isozianatoekin eta abarrekin lotura gurutzatuak izan ditzake, eta uretan oinarritutako itsasgarrien sendatzaile gisa erabil daiteke. Polietilenimina egurra, papera eta metala itsasteko erabiltzen da, lotura-indar handia eta urarekiko erresistentzia ona duelarik.

Tindagai eta pigmentuen industria: Polietilenimina PEI tindagai kationikoetarako finkatzaile gisa erabil daiteke (batez ere kotoia eta zeta bezalako zuntz naturalak tindatzeko), tindagaien atxikimendua eta garbigarritasuna hobetuz; Polietilenimina pigmentu-sakabanatzaile gisa ere erabil daiteke pigmentuen metaketa saihesteko.

Petrolioaren erauzketa: PEI petrolio-eremuetako uren tratamenduan erabiltzen da (adibidez, ura ixteko eta profila kontrolatzeko agente gisa), edo zulaketa-fluidoen gehigarri gisa zulaketa-fluidoen egonkortasuna hobetzeko.

Pisu molekularra (pisu molekular txikia, toxikotasun txikia; pisu molekular handia, jarduera handia), egitura (lineala vs. adarkatua) eta aldaketa-metodoak (peG-ilazioa, lotura gurutzatua eta konposatua) doituz.polietilenimina, goi-mailako arloetan (hala nola, sendagaien administrazio zuzendua eta material funtzional bereziak) duen aplikazioa gehiago zabaldu daiteke.