Polyethyleniminum(breviter PEI), numero CAS 9002-98-6, polymerum cationicum in aqua solubile est. Proprietas eius principalis est catenam molecularem divitem esse in magno numero gregum amino (aminarum primariarum, aminarum secundariarum, et aminarum tertiariarum). Haec structura alcalinitatem fortem, reactivitatem magnam, et proprietates physico-chemicas singulares determinat. Polyethyleniminum valorem applicationis insubstituibilem in multis campis habet.
I. Notitiae Fundamentales: Structura et Classificatio
1. Structura chemica
Unitas repetitiva PEI est -CH₂CH₂NH-, et greges aminici in catena moleculari eius proprietates cationicas fortes ei dant (pKa≈10) – etiam sub condicionibus neutris vel debiliter acidis, greges aminici protonari possunt (-NH₂→-NH₃⁺), quae est fons principalis solubilitatis in aqua, facultatis complexationis et adsorptionis superficialis.
Secundum structuras diversas, in duas partes praecipue dividuntur:
Polyethyleniminum lineare (L-PEI): Catena molecularis linearis est, aminis secundariis ut principali grege amino (circiter 90%), et proportio aminarum primarum et tertiariarum humilis est. Distributio massae molecularis relativae angusta est, et puritas altior.
Polyethyleniminum ramosum (B-PEI): Catena molecularis magnum numerum catenarum lateralium continet, cum proportione aminarum primariarum (≈25%), aminarum secundariarum (≈50%), et aminarum tertiariarum (≈25%) aequilibrata, et maiorem reactivitatem habet. Genus est frequentissime in industria adhibitum.
2. Proprietates physicae principales
| Natura | Valor typicus (PEI ramificans) |
| Aspectus | Liquor viscosus (pondus molecularis humilis) vel solidus (pondus molecularis magni) pallide flavus vel fuscus |
| Solubilitas in aqua | PEIFacile solubilis est in solventibus polaribus, ut aqua, aethanolo et methanolo, sed insolubilis in solventibus non polaribus. |
| Ambitus ponderis molecularis | Plura centena ad plura centena milia (vulgo 1000 ad 25000 Da) |
| Densitas (25℃) | 1.05 ad 1.10 g/cm³ |
| Index refractionis (25℃) | 1.50 ~ 1.52 |
| Toxicitas | PEI ponderis molecularis humilis toxicitatem relative humilem habet, dum PEI ponderis molecularis alti/ramosa cytotoxicitatem quandam cellulis praebet. |
Ii. Proprietates Principales: Cur PEI late adhibetur?
Proprietas cationica fortis et facultas complexationis: Grex amino post protonationem onerationem positivam portat et complexa stabilia cum substantiis negative oneratis (velut DNA, RNA, tincturis anionicis, argillis, et ionibus metallicis) formare potest, quod est mechanismus principalis actionis eius in traditione genorum, purificatione aquae, et adsorptione metallorum.
Alta reactivitas: Greges aminici (praesertim aminae primariae) in variis reactionibus (velut additione Michaelis, aperitione anuli epoxy, acylatione, reactionibus reticulationis) participare possunt, et ut agentes reticulationis et modificatores ad superficiem materiae functionalizandam adhiberi possunt.
Solubilitas in aqua et proprietas pelliculae formandae: Bona solubilitas in aqua facilem reddit processum. Post siccationem, pelliculam densam formare potest, et pellicula certas proprietates adhaesionis et impedimenti habet.
Alcalinitas fortis: Magnus numerus gregum amino in molecula solutionem aquosam fortiter alcalinam (pH ≈ 10 ad 12) facit, et reactiones neutralisationis cum substantiis acidis subire potest.
III.Ad quid polyethyleniminum adhibetur?(Secundum Scenarios Postulationis Classificati)
1. Campus biomedicus (Nucleus: Vectores traditionis genorum)
PEI est unus e vectoribus genicis non viralibus hodie frequentissime adhibitis:
Principium PEI cationicum et DNA/RNA anionicum "complexum PEI-acidi nucleici" per interactionem electrostaticam formant, quae non solum acida nucleica a degradatione a nucleasis protegit, sed etiam eis permittit ut cellulas per endocytosin ingrediantur. Praeterea, "effectus spongiae protonicae" PEI (protones intra cellulam post protonationem absorbens) Rupturam vesiculae incitans liberationem acidorum nucleicorum in cytoplasma promovere potest;
Usus: Therapia genica (velut traditio genorum pro tumoribus et morbis geneticis), traditio vaccinorum acidi nucleici, experimenta transfectionis cellularum (reagens transfectionis PEI vulgo adhibitum in laboratorium);
Nota: PEI magni ponderis molecularis cytotoxicitatem relative magnam habet. Nunc, PEI modificata toxicitatis humilis (velut PEI peG-modificata et nanoparticulae PEI reticulatae) elaboratae sunt.
2. Campus curationis aquae (Nucleus: Flocculantia, Adsorbentia)
Flocculans: Proprietas cationicaPolyethyleniminum PEIParticulas suspensas in aqua (ut harenam, materiam organicam, et bacteria) negative oneratas neutralizare potest, quo facto particulae aggregantur et sedimentantur. Ad purificationem aquae potabilis et curationem aquarum residuarum industrialium (ut impressionem et tincturam, aquas residuas chartae conficiendae) adhibetur, praesertim aptum ad curationem aquarum residuarum cum magna turbiditate et alto contento materiae organicae.
Adsorbens Grex amino polyethylenimini PEI vincula coordinationis cum ionibus metallorum gravium (velut Cu²⁺, Ni²⁺, Cr⁶⁺, Pb²⁺) formare potest, et ad removenda metalla gravia ex aquis residuis industrialibus adhiberi potest. Etiam in materias adsorptionis polyethylenimino modificatas (velut carbo activatus PEI, nanofibrae PEI) produci potest ad capacitatem adsorptionis augendam.
3. Campus modificationis superficiei materialis (Nucleus: Modificatio Functionalis)
Modificatio Chartae/Fibrae: Tractatio chartae polyethylenimino PEI eius resistentiam humidam, resistentiam aquae et impressionem augere potest (per nexum transversam cum gregibus hydroxylis in superficie fibrae), et in productione chartae specialis (velut charta involucrorum, charta filtratoria) adhibetur.
Curatio superficiei metallicae: Polyethyleniminum pelliculam protectivam in superficie metallica formare potest, resistentiam corrosionis metalli augens, et etiam ut promotor adhaesionis pro tunicis metallicis fungi potest.
Modificatio materiae polymericae: PEI ut agens reticulans vel compatibilisator adhibetur ad compatibilitatem et adhaesionem polymerorum emendandam (sicut modificatio reticulans polyurethani et resinarum epoxydicarum), vel ad hydrophilicitatem materiarum augendam (sicut pelliculae polyolefinicae PEI-modificatae).
4. Aliae applicationes industriales
Adhaesiva et obturantia: Grex amino PEI reactiones reticulationis cum aldehydis, isocyanatis, etc. subire potest, et ut agens curans pro adhaesivis aquosis adhiberi potest. Polyethyleniminum ad lignum, chartam, et metallum iungendum adhibetur, cum magna robore nexus et bona resistentia aquae.
Industria tincturarum et pigmentorum: Polyethyleniminum PEI adhiberi potest ut fixativum tincturarum cationicarum (praesertim ad tingendas fibras naturales ut bombax et sericum), augens adhaesionem et lavabilitatem tincturarum; Polyethyleniminum etiam adhiberi potest ut dispergens pigmentorum ad impediendam agglomerationem pigmentorum.
Extractio petrolei: PEI in curatione aquae in agris petrolei adhibetur (velut agentia aquae claudendi et moderandi formam aquae), vel ut additivum fluidi perforationis ad stabilitatem fluidorum perforationis emendandam.
Pondus moleculare (pondus moleculare humile, toxicitas humilis; pondus moleculare magnum, activitas magna), structura (linearis contra ramosam), et methodos modificationis (peG-ylatio, nexus transversalis, et compositio) adaptando...polyethyleniminum, eius applicatio in campis summae qualitatis (velut in liberatione medicamentorum directa et materiis functionalibus specialibus) ulterius ampliari potest.
Tempus publicationis: XXI Novembris MMXXXV