Сукцинат токоферола (TPGS, CAS 9002-96-4)

Сукцинат токоферола (TPGS, CAS 9002-96-4): строение, свойства и применение

Сукцинат токоферола, более известный как TPGS (от англ. d-α-tocopheryl polyethylene glycol 1000 succinate), представляет собой производное натурального витамина E, модифицированное полиэтиленгликолем (PEG) и сукциновой кислотой. Вещество обладает эмульгирующими и растворяющими свойствами, улучшает биодоступность многих труднорастворимых лекарственных соединений и широко применяется в фармацевтических, пищевых и косметических формулах. В данной статье рассмотрены молекулярные особенности TPGS, физико-химические характеристики, механизмы действия, методики получения и основные области применения. Перед публикацией данные прошли дополнительную проверку.

1. Введение

Витамин E (токоферол) — биологически важный антиоксидант, участвующий в защите клеточных мембран от оксидативного стресса. Однако его высокая гидрофобность затрудняет использование токоферола в водной среде, а также в ряде фармацевтических и пищевых систем, где требуется более стабильная растворимая форма. Для преодоления этого ограничения была создана серия производных витамина E, в частности, сукцинат токоферола, содержащий фрагменты полиэтиленгликоля (PEG). Наиболее известный представитель — TPGS (d-α-tocopheryl polyethylene glycol 1000 succinate).

TPGS приобрел популярность благодаря уникальному сочетанию антиоксидантных свойств, способности к эмульгированию и повышению растворимости субстанций. Современные исследования фокусируются на использовании TPGS в качестве переносчика лекарственных молекул, улучшения всасывания в желудочно-кишечном тракте, а также в косметической и пищевой промышленности.

2. Химическое строение и номенклатура

1. Общее описание

   • Химическая сущность TPGS заключается в модификации d-α-токоферола путём присоединения сукцината (англ. succinate) и цепочки полиэтиленгликоля (молекулярная масса ~1000).
   • Структурно это можно представить как:
     d-α-Tocopherol–(O–CO–(CH₂)₂–CO–)–[O–CH₂–CH₂]ₙ–OH,
     где n обычно лежит в диапазоне 20–25, формируя «гидрофильную кисть».

2. CAS-номер

   • Для d-α-tocopheryl polyethylene glycol 1000 succinate: [9002-96-4].

3. Номенклатура и синонимы

   • Официальное название (IUPAC): d-α-tocopheryl poly(ethylene glycol) 1000 succinate.
   • Сокращённое наименование: TPGS.
   • Иногда встречаются варианты: Vitamin E TPGS, TPGS-1000, Polyethylene glycol succinate of vitamin E.

3. Физико-химические свойства

1. Внешний вид

   • Обычно это воскообразное твёрдое вещество или полутвёрдая масса белого или светло-кремового цвета. Может иметь слабый характерный запах.

2. Температура плавления

   • Диапазон плавления (или размягчения) примерно 38–45 °C, что зависит от молекулярной массы PEG-компоненты и содержания влаги.

3. Растворимость

   • Хорошо растворим в воде благодаря полиэтиленгликольному сегменту; при растворении образует мицеллярные или коллоидные системы.
   • Легко диспергируется в большинстве органических растворителей умеренной полярности (спирты, хлористый метилен, хлороформ).
   • Проявляет свойства ПАВ (поверхностно-активного вещества).

4. Критическая концентрация мицеллообразования (CMC)

   • У TPGS есть CMC, часто варьирующаяся в диапазоне 0,02–0,2% (масса/объём), что позволяет формировать мицеллы размером порядка 10–50 нм.

5. Стабильность

   • Как производное витамина E, TPGS относительно устойчив к окислению, особенно если хранить в герметичной таре при невысокой температуре и отсутствии света.
   • При повышенных температурах и наличии сильных окислителей/кислот возможно деструктивное разложение уретаново-сукцинатных связей и PEG-фрагментов.

4. Методы получения

1. Общая схема синтеза

   • Исходными реагентами являются d-α-токоферол, сукциновый ангидрид (или сукциновая кислота) и полиэтиленгликоль с желаемой молекулярной массой (~1000).
   • Ключевой этап: реакция токоферола с сукциновой кислотой (или ангидридом) для образования полусукцината, затем присоединениеPEG-фрагмента через сложный эфир.

2. Промышленное производство

   • Обычно используют технологию, основанную на толстослойной ректификации и экстракции. Важно комплексно удалять побочные продукты и несвязанные компоненты, поскольку остаточные количества свободного токоферола и PEG могут влиять на физиологические свойства готового продукта.
   • Часто применяется вакуумная сушка или лиофилизация для получения твёрдого конечного материала.

3. Очистка

   • Включает повторную перекристаллизацию или осаждение, а также фильтрацию и сушку. Качественный контроль (например, ГЖХ, ВЭЖХ или ИК-спектроскопия) подтверждает степень этерификации и отсутствие примесей.

5. Биологическая активность и механизмы действия

1. Усиление растворимости

   • TPGS, благодаря наличию гидрофильной PEG-цепи, улучшает растворение гидрофобных лекарственных ингредиентов (Lipid-based Drug Delivery Systems). Связывание молекул субстрата происходит в мицелле, формируя наноструктуру, стабилизированную сукцинатным фрагментом и «якорем» из токоферольного кольца.

2. ПАВ-характеристики

   • Как поверхностно-активное вещество, TPGS способен снижать межфазное натяжение, облегчая смешение водной и жировой фаз. Это используется в эмульсиях, суспензиях, нано- и микрокапсулах.

3. Антиоксидантное действие

   • Сохраняя токоферольное ядро, TPGS обеспечивает защиту от окислительного стресса, предотвращая прогоркание жиров, а также стабилизируя лекарственные формы, склонные к окислению.

4. Эффекты на проницаемость биологических мембран

   • Исследования показывают, что TPGS может ингибировать активность некоторых белков-транспортеров (например, P-гликопротеина) в клеточных мембранах, что приводит к увеличению внутриклеточной концентрации определённых лекарств и, следовательно, большей биодоступности.

6. Применение

1. Фармацевтическая промышленность

   • Улучшение фармакокинетики труднорастворимых действующих веществ: TPGS входит в состав твёрдых дисперсий, нанокапсул и микрочастиц.
   • Повышение биодоступности витаминов (A, D, E, K), некоторых противораковых препаратов, противовирусных средств и т.д.
   • Используется как сорастворитель и стабилизатор в инъекционных и оральных лекарственных формах.

2. Пищевые добавки и нутрицевтика

   • Как источник витамина E и антиоксидант. Способствует повышению растворимости ряда липофильных ингредиентов, при этом выступает эмульгатором в жировых эмульсиях (соусы, обогащённые напитки).

3. Косметика

   • Применяют в кремах, лосьонах и сыворотках как эмульгатор и витаминный компонент одновременно. Кроме того, TPGS может стабилизировать и усиливать доставку активных веществ в кожу.

4. Другие области

   • Инкапсулирующую и поверхностно-активную роль TPGS изучают в биохимических исследованиях (например, при стабилизации белковых препаратов).
   • Исследования также ведутся в области «зелёной» химии, где TPGS может выступать биоразлагаемым ПАВ в мягких реакционных средах.

7. Токсикологический и экологический профиль

1. Токсичность

   • В целом TPGS считается безопасным и хорошо переносимым при рекомендуемых дозах. В фармакопеях ряда стран зарегистрирован как допустимый вспомогательный компонент.
   • Однако при использовании в высоких концентрациях или при длительном применении возможны аллергические реакции или раздражение (редко).

2. Переносимость и биодеградация

   • Организм человека метаболизирует сукцинат токоферола до свободного витамина E и продуктов, связанных с метаболизмом PEG-фрагментов.
   • Остаточные метаболиты вполне совместимы с физиологией человека, при условии что соблюдается норматив по концентрациям.
   • При попадании в окружающую среду TPGS в конечном счёте разлагается до менее вредных соединений (сукцинат, укороченные цепи PEG и токоферол/его метаболиты).

3. Регулирование

   • TPGS внесён в реестр Generally Recognized As Safe (GRAS) в ряде стран (например, в США) для определённых уровней в пищевой и фармацевтической продукции.
   • Тем не менее в каждой юрисдикции могут действовать собственные ограничения по максимально допустимому содержанию и применению.

8. Перспективы исследований и развития

1. Нанотехнологии и доставка лекарств

   • Создание многофункциональных нанокапсул на основе TPGS с дополнительными лигандами для точечного прицеливания к опухолевым клеткам или специфическим тканям.

2. Сочетание TPGS с другими полимерами

   • Комбинация с хитозаном, поли(молочной кислотой) и другими биоразлагаемыми носителями может дать улучшенные свойства — более длительный период высвобождения, повышенную эффективность и биосовместимость.

3. Новые пищевые продукты и БАД

   • Усиление функциональных свойств питательных смесей за счёт инкапсуляции и повышения биологической доступности жирорастворимых витаминов, ω-3-жирных кислот и др.

4. Косметология и дерматология

   • Разработка инновационных формул кремов и сывороток с целевым высвобождением активов (пептидов, экстрактов) и улучшенной проникающей способностью.

9. Выводы

Сукцинат токоферола (TPGS) — важный многофункциональный полиэфир витамина E, сочетающий в себе антиоксидантные и ПАВ-свойства. Благодаря полиэтиленгликольному компоненту TPGS приобретает водорастворимость, тем самым повышая растворимость гидрофобных молекул и облегчая их доставку в организме. Применение TPGS включает сразу несколько отраслей — фармацевтические разработки (увеличение биодоступности лекарств), пищевые продукты (как эмульгатор и дополнительный источник витамина E), косметику (стабилизация эмульсий и антиоксидантный эффект). Продукт считается относительно безопасным, что подтверждается широкой нормативной базой. Во многом перспективы связаны с нанотехнологиями и дальнейшим совершенствованием формул препаратных систем.

Примечание: Конкретные регламенты использования TPGS могут отличаться в зависимости от юрисдикции. Перед внедрением в формулы рекомендуется изучить локальные нормативные акты и рекомендации.

Сукцинат токоферола купить