Polyethylenglykol

Polyethylenglykol, abgekürzt PEG umgangsprachlich auch Macrogol genannt, ist ein Polymer, das je nach Kettenlänge fest oder flüssig vorkommt. Zudem ist es ein inertes nicht-toxisches wasserlösliches Polymer.
Inert bedeutet untätig, träge oder unbeteiligt und bezieht sich auf die Reaktionsfreudigkeit mit potentiellen Partnern unter den jeweiligen gegebenen Bedingungen.
Als Polymer werden chemische Verbindungen bezeichnet, die aus verzweigten oder Ketten-Molekülen zusammengesetzt sind. Diese bestehen aus gleichen oder gleichartigen Einheiten (Monomeren).

Inhalt

Herstellung – Polymerisation mittels alkalischer Katalyse

Als Grundeinheit einer linear gebauten PEG-Kette steht das Monomer(-CH₂-CH₂-0-), Ethylenoxid, dessen relative Molekülmasse 44 ist.
Die Molekülmasse der Polyethylenglykole ergibt sich aus der Molekülmasse der Grundeinheit multipliziert mit dem Polymerisationsgrad plus der Molekülmasse von Wasser.
Ethylenoxid kann über verschiedene ringöffnende Polymerisationsmechanismen zur Synthese von PEG verwendet werden.
Bei der Herstellung im industriellen Maßstab wird häufig eine anionische Variante mit Kalium- oder Natriumhydroxid als Initiator verwendet. Diese Herstellungsmethode ermöglicht eine gute Kontrolle der Struktur und des Molekulargewichts.
Im Bereich von 200 g/mol bis 35.000 g/mol hat das Polymer ein mittleres Molekulargewicht und wird als Polyethylenglykol oder auch Macrogol bezeichnet.



Allgemeines
Name	Polyethylenglycol
Andere Namen	PEG Macrogol Polyethylenoxid PEO
Summenformel	C₂H₄O
Kurzbeschreibung	flüssiges oder festes, wasserlösliches und nichttoxisches Polymer
Eigenschaften
Molare Masse	44,03 g·mol⁻¹
Aggregatzustand	flüssig oder fest
Siedepunkt	>250 °C
Löslichkeit	wasserlöslich

Eigenschaften

Polyethylenglykole mit einer mittleren Molekülmasse von 200 bis 400 g/mol sind bei Raumtemperatur nichtflüchtige Flüssigkeiten. PEG 600 hat eine pastenartige Konsistenz und einen Schmelzbereich von 17°C bis 22°C.
Bei einer Molekülmasse über 3.000 kommen PEG fest als Schuppen oder Pulver in den Handel. Durch Mischen eines festen PEG mit einem flüssigen Polyethylenglykol kann ein salbenartiges, wasserlösliches Produkt entstehen.
Die Löslichkeit in Wasser ist die wichtigste Eigenschaft. Flüssige PEG können in jedem Verhältnis mit Wasser gemischt werden. Selbst aus einem PEG 3.500 lassen sich 50%ige Lösungen herstellen. Hygroskopisch sind lediglich die flüssigen PEG. Mit steigender Molekülmasse nimmt die Fähigkeit Wasser aufzunehmen ab. Demnach sind die festen Typen nicht hygroskopisch.
Des Weiteren sind PEG nicht flüchtig und beginnen bei Temperaturen jenseits der 150°C mit der Zersetzung. Bei Anwendungen in höheren Temperaturbereichen wird die Zugabe von Antioxidantien benötigt um die Stabilität aufrecht zu erhalten.

Verwendung

In der Pharmazeutischen Industrie werden sie für folgendes verwendet:

Herstellung flüssiger Zubereitungen; Injektionspräparate oder Tropfen
Füllung von Gelantinekapseln
Suppositorien
Tabletten und Dragees

Auf Grund ihrer Lösecharakteristik können PEG zur Herstellung flüssiger Zubereitungen wie Tropfen oder Injektionspräparate verwendet werden. Eine wasserlösliche Grundlage für Salben entsteht durch das Mischen eines flüssigen mit einem festen PEG. Auf Grund ihrer Löseeigenschaften eignet sich diese für viele aktive Substanzen.
Auf Basis von PEG hergestellte Suppositorienmassen können genau auf die Körpertemperatur abgestimmt werden. Die Wirksubstanzen werden dadurch nicht nur von der Masse an den Körper abgegeben, viel mehr schmelzen sie durch die Temperatur der Körperflüssigkeit.

Kosmetik

Polyethylenglykole als Inhaltsstoff kosmetischer Präparate

Crémes und Lotionen
Parfúms und Deodorants
Insekten-Repellents
Lippenstifte
Zahnpasten
Zahnreinigungstabletten
Haarpflegemittel
Badezusätze
Lubrastrips

Technische Anwendungen

Vulkanisationsaktivator
Wärmeträger bei der Produktion von Gummiartikeln
Gleit- und Formtrennmittel
Herstellung von Siebdruckmedien und anderen Keramik- und Glasfarben
Binde- und Plastifizierungsmittel für keramische Pressmassen
Handhabbarmachung von Enzymen für Waschmittel
weite Verbreitung als Trocknungsmittel für Edelhölzer
Feuchthaltemittel und Weichmacher in Klebstoffen
Herstellung von Polyestern und Polyurethanen als reaktive Komponente

Neben der oben angeführten Anwendung für rein galenische Zwecke wird PEG zur Veränderung der pharmakokinetischen Eigenschaften von Proteinen in Arzneimitteln eingesetzt.
Diese mit PEG behandelten Proteine halten sich wegen der verzögerten Ausscheidung länger in der Niere auf. Ihre Halbwertszeit verlängert sich dementsprechend.
Weitere Anwendung findet es als Abführmittel. Dabei werden Präparate geschluckt, das darin enthaltene PEG allerdings nicht über die Darminnenwand aufgenommen. Dem Darm wird das Wasser entzogen wodurch der Speisebrei flüssiger bleibt und ein höheres Volumen verarbeitet werden kann. Des Weiteren wird die Peristaltik des Darms durch das gesteigerte Volumen angeregt, was wiederrum zu der abführenden Wirkung des flüssigeren Stuhls führt.
Beim Rauchen von E-Zigaretten kann auf Flüssigpräparate zurückgegriffen werden, die auf der Basis von PEG hergestellt worden sind. Darüber hinaus kann PEG zum Mischen eigener Liquids verwendet werden.
Bei der Notfallbehandlung von Wirbelsäulenverletzungen könnte sich durch eine an 72 an der Wirbelsäule verletzten Hunden durchgeführte Studie ein weiterer Anwendungsbereich ergeben. Diesen wurde nach operativer Entfernung der Knochensplitter PEG injiziert.
75% der behandelten Tiere waren nach 72 Stunden wieder voll bewegungsfähig.
Als wichtiges Reagenz wird es in der Zellbiologie für die Durchführung einer Zellfusion (Zellverschmelzung) von Lymphozyten mit bestimmten Krebszellen zur Herstellung monoklonaler Antikörper verwendet.

Sicherheitshinweise und Risiken

Ethylenoxid gilt als krebserregend und wird als Ausgangstoff bei der Herstellung von PEG verwendet. Bisher wurde nicht bewiesen, dass die daraus hergestellten Kosmetika eben solches Risiko bergen.
Wiederrum fest steht, Glykole machen die Haut durchlässiger und schwächen die natürliche Schutzbarriere, damit Wirkstoffe aus Salben besser aufgenommen werden.
Finden PEG in Kosmetika, Waschmitteln oder als Inhaltsstoff anderer Produkte Verwendung, weisen Hersteller in Deutschland darauf hin. Meist steht es als „PEG-200“ oder als eine andere Zusammensetzung in der Inhaltsangabe.