DMG-PEG 2000 1,2-Dimyrisyl-rac-glycerol-3-methoxy-polyethylenglykol 2000 (PEG-2000) ist ein PEG-modifizierter Lipid-Hilfsstoff, der eine entscheidende Rolle in Nanomedizin-Verabreichungssystemen spielt. Seine CAS-Nummer lautet 160743-62-4, und es hat eine molare Masse von ca. 2509,2 g/mol. Es liegt üblicherweise als weißes oder cremefarbenes Pulver oder als viskose Flüssigkeit vor (abhängig von der molaren Masse). Die Verbindung ist gut löslich in organischen Lösungsmitteln wie Chloroform, Methanol und DMSO. Sie ist auch in heißem Wasser löslich. Die Lagerung erfolgt bei -20 °C, geschützt vor Licht und Feuchtigkeit. Wiederholtes Einfrieren und Auftauen ist zu vermeiden.

Aus molekularstruktureller Sicht ist DMG-PEG 2000 ein amphiphiles Polymer, dessen Struktur in drei Hauptbestandteile unterteilt werden kann: den hydrophilen „Kopf“, den hydrophoben „Schwanz“ und die verbindende Bindung zwischen beiden. Der hydrophile Teil besteht aus methoxyterminiertem Polyethylenglykol (mPEG) mit einem typischen Molekulargewicht von 2000 Da. Diese hydrophile PEG-Langkette bildet den Kern und trägt zur räumlichen Stabilisierung bei. Der hydrophobe Teil besteht aus DMG, das zwei 14-Kohlenstoff-DMG-Ketten enthält. Diese Ketten fungieren als zwei „Anker“, die sich fest in die Lipiddoppelschicht der Lipidnanopartikel (LNP) einlagern und das gesamte Molekül an deren Oberfläche verankern. Der hydrophile Kopf und der hydrophobe Schwanz sind üblicherweise über Esterbindungen verbunden, die eine gewisse Hydrolysefähigkeit aufweisen. Das bedeutet, dass sie sich im In-vivo-Milieu allmählich spalten, was die Ablösung der PEG-Schicht und die Freisetzung von Wirkstoffen begünstigt.

Die amphiphile Struktur von DMG-PEG 2000 verleiht ihm einzigartige Selbstorganisationseigenschaften. In wässrigen Lösungen lagern sich die Moleküle bei Erreichen der kritischen Mizellenkonzentration (CMC) spontan zu Mizellen oder Liposomen zusammen. Der hydrophobe Schwanz des DMG treibt diesen Selbstorganisationsprozess an, während die hydrophile Kette des PEG eine Schutzschicht bildet und so die Stabilität der Mizellen gewährleistet. Diese Selbstorganisationseigenschaft ist entscheidend für die Anwendung in Wirkstoffträgersystemen. Die PEG-Hydratationsschicht von DMG-PEG 2000 reduziert die enzymatische Hydrolyse und die Proteinadsorption, und die gesättigte Fettsäurekette des DMG verleiht ihm eine hohe thermische Stabilität (Phasenübergangstemperatur > 50 °C). Da die Esterbindung jedoch unter bestimmten Bedingungen hydrolysieren kann, muss das Material trocken, dunkel und bei -20 °C gelagert werden, um Oxidation durch hohe Temperaturen oder wiederholte Gefrier-Tau-Zyklen zu vermeiden.

Im Vergleich zu anderen pegylierten Lipiden weist DMG-PEG 2000 einzigartige Eigenschaften auf. So besitzt es beispielsweise im Vergleich zu DSPE-PEG 2000 kürzere Acylketten (C14 vs. C18), was zu einer relativ kürzeren Verweildauer in der Lipiddoppelschicht führt. Diese Eigenschaft ermöglicht es DMG-PEG 2000, sich nach Erreichen des Zielorts durch die Lipidnanopartikel (LNP) relativ schnell zu dissoziieren, was die Wirkstofffreisetzung begünstigt. Die Halbwertszeit von DMG-PEG 2000 in vivo beträgt üblicherweise weniger als 30 Minuten – eine Eigenschaft, die insbesondere für die Freisetzung von mRNA-Impfstoffen und -Arzneimitteln von Bedeutung ist.

Aus Sicht der chemischen Stabilität ist die PEG-Kette von DMG-PEG 2000 über Esterbindungen mit DMG verbunden. Diese Esterbindungen hydrolysieren in vivo allmählich, was zur Ablösung der PEG-Schicht führt. Diese kontrollierbare Ablösung ist ein Vorteil des LNP-Designs, da sie die Freisetzung der verkapselten Wirkstoffe am Zielort ermöglicht und gleichzeitig die bei wiederholter Verabreichung auftretende Immunantwort gegen PEG reduziert. Das PEG-Ende von DMG-PEG 2000 ist eine Methoxygruppe (-OCH₃), die chemisch nicht reaktiv ist, aber das PEG-Kettenende vor Abbau oder Reaktionen mit anderen Molekülen schützt und somit die Stabilität der Gesamtstruktur gewährleistet.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die chemische Struktur und die Eigenschaften von DMG-PEG 2000 es zu einem unverzichtbaren Bestandteil von LNP-Verabreichungssystemen machen. Sein ausgeklügeltes amphiphiles Design, die geeignete hydrophobe Kettenlänge und die kontrollierbare Stabilität tragen gemeinsam zu seiner herausragenden Leistung bei der Verabreichung von Nukleinsäure-Wirkstoffen bei.