洗剤、接着剤、水処理剤、化粧品など、多くの製品に応用されているポリエチレンイミン。 セルロース繊維の表面を改質する能力があるため、PEIは製紙工程で湿潤強度剤として採用されています。 また、シリカゾルの凝集剤、亜鉛やジルコニウムなどの金属イオンを錯形成するキレート剤としても使用されている。
BiologyEdit
PEI は実験室生物学、特に組織培養で多くの用途がありますが、過剰に使用すると細胞に対して毒性を発揮します。
Attachment PrometerEdit
Polyethyleneimines are used in the cell culture of weakly anchoring cells to increase attachment.ポリエチレンイミンは、細胞接着性を高めるために、細胞膜の破壊による壊死性細胞死(即時)と内部化後のミトコンドリア膜破壊(遅延)による2種類の機構で作用する。 PEIはカチオンポリマーで、マイナスに帯電した細胞の外表面はPEIでコーティングされた皿に引き寄せられ、細胞と皿の間の強い接着を促進する。
Transfection reagentEdit
ポリ(エチレンイミン)は、ポリL-リジンに続いて2番目に見つかったポリマーのトランスフェクション材である。 PEIはDNAを正電荷の粒子に凝縮し、アニオン性の細胞表面残基と結合し、エンドサイトーシスにより細胞内に取り込まれる。 細胞内に入ると、アミンがプロトン化することで対イオンが流入し、浸透圧が低下する。 浸透圧膨張の結果、小胞は破裂し、高分子-DNA複合体(ポリプレックス)は細胞質内へ放出される。
グラム陰性菌の透過化 編集
ポリ(エチレンイミン)は、グラム陰性菌の外膜の効果的な透過化剤でもある。 CO2捕捉におけるPEIポリマーの最初の使用は、ポリマーマトリックス上に含浸させ、宇宙船アプリケーションにおけるCO2除去を改善するために捧げられました。 その後、支持体を六角形のメソ構造シリカであるMCM-41に変更し、いわゆる「分子バスケット」にPEIを大量に保持させることに成功しました。 MCM-41-PEI吸着材は、バルクのPEIやMCM-41材を個別に検討するよりも高いCO2吸着容量をもたらした。 著者らは、この場合、材料の細孔構造内にPEIが高分散しているため、相乗効果が起こっていると主張している。 この改良の結果、これらの材料の挙動をより深く研究するために、さらなる研究が行われました。 PEIポリマーを用いたMCM-41-PEI材料のCO2吸着容量、CO2/O2およびCO2/N2吸着選択性に焦点を当てた研究が行われました。 また、ガラス繊維マトリックスやモノリスなどの異なる支持体上へのPEI含浸もテストされています。 しかし、燃焼後捕集における実際の条件下(45~75℃の穏やかな温度と水分の存在)で適切な性能を得るためには、六角形のメソ構造を持つSBA-15のような、熱的・水熱的に安定なシリカ材料を使用する必要があります。 PEIを含浸させた材料を用いて空気中のCO2を吸着させる場合、湿気や現実的な条件もテストされています。
PEIと他のアミノ含有分子の詳細な比較では、PEIを含むサンプルはサイクルによって優れた性能を示すことがわかりました。 また、25℃から100℃まで温度を上げてもCO2吸着量はわずかにしか減少せず、これらの固体の吸着能力には化学吸着が大きく寄与していることが示された。 同じ理由で、希釈CO2下での吸着容量は純CO2下での値の90%に達し、またSO2に対する高い不要選択性が観察された。 最近、使用する担体の多孔質構造内でのPEIの拡散を改善するために、多くの努力がなされている。 PEIの分散性を高め、CO2/NHモル比を向上させるために、PE-MCM-41を含浸させ、円柱状の孔を持つ焼成体ではなく、テンプレートで包含された材料を使用しました。 アミノプロピルトリメトキシシラン、AP、PEIなどの有機シランの併用も研究されている。 最初のアプローチでは、それらを組み合わせて多孔質支持体に含浸させることで、より速いCO2吸着速度や再利用サイクル中の高い安定性を達成したが、効率は上がらなかった。 新しい方法は、いわゆる「二重機能化」である。 これは、グラフト重合(有機シランの共有結合)によりあらかじめ機能化された材料を含浸させることに基づくものである。 両方の方法で導入されたアミノ基は相乗効果を示し、235 mg CO2/g (5.34 mmol CO2/g) までの高いCO2取り込み量を達成しました。 また、これらの材料についてCO2吸着速度論を調べたところ、含浸固体と同様の吸着速度が示された。 これは、二重機能化材料で利用できる細孔容積がより小さいことを考慮すると、興味深い発見である。 したがって、含浸固体と比較して高いCO2吸収量と効率は、より速い吸着速度ではなく、2つの方法(グラフト化と含浸)で組み込まれたアミノ基の相乗効果に起因すると結論づけることもできる。
エレクトロニクス用低仕事関数改質剤Edit
ポリ(エチレンイミン)およびポリ(エチレンイミン)エトキシル化(PEIE)は、ZhouおよびKippelenらによって有機エレクトロニクス用の有効な低仕事関数改質剤として示されており、金属、金属酸化物、導電性ポリマーおよびグラフェンなどの仕事を普遍的に減らすことができる。 PEIやPEIEの修飾により、低仕事関数の溶液処理導電性高分子を作製できることは、非常に重要である。 この発見に基づき、このポリマーは、有機太陽電池、有機発光ダイオード、有機電界効果トランジスタ、ペロブスカイト太陽電池、ペロブスカイト発光ダイオード、量子ドット太陽電池、発光ダイオードなどに広く利用されている<939>。