聚乙烯亚胺

聚乙烯亚胺 (PEI) 或聚氮丙啶是一种聚合物，其重复单元由胺基和两个碳脂肪族 CH2CH2 间隔基组成。 与包含伯、仲和叔氨基的支链 PEI 相比，线性聚乙烯亚胺包含所有仲胺。 还报道了完全支化的树枝状形式。 PEI 以工业规模生产，并发现许多通常源自其聚阳离子特性的应用。

线性 PEI 在室温下是半结晶固体，而支链 PEI 是完全无定形的聚合物，在所有分子量下都以液体形式存在。 线性聚乙烯亚胺可溶于热水、低 pH 值、甲醇、乙醇或氯仿。 不溶于冷水、苯、乙醚、丙酮。 线性聚乙烯亚胺的熔点约为 67 °C。 直链和支链聚乙烯亚胺都可以在室温下储存。 线性聚乙烯亚胺能够在其水溶液冷冻和随后解冻时形成冷冻凝胶。

支链PEI可以通过氮丙啶的开环聚合合成。 取决于反应条件，可以实现不同程度的支化。 线性 PEI 可通过其他聚合物（如聚（2-恶唑啉）或 N-取代的聚氮丙啶）的后改性获得。

聚乙烯亚胺在洗涤剂、粘合剂、水处理剂和化妆品等产品中有许多应用。 由于其能够对纤维素纤维的表面进行改性，PEI 在造纸过程中被用作湿强剂。 它还用作硅溶胶的絮凝剂和螯合剂，能够络合锌和锆等金属离子。 还有其他高度专业化的 PEI 应用程序：

PEI 在实验室生物学中有多种用途，尤其是组织培养，但如果使用过量，也会对细胞产生毒性。 毒性由两种不同的机制引起，细胞膜的破坏导致坏死性细胞死亡（立即）和线粒体膜在内化后导致细胞凋亡（延迟）的破坏。

聚乙烯亚胺用于弱锚定细胞的细胞培养以增加附着。 PEI是阳离子聚合物； 细胞的带负电荷的外表面被吸引到涂有 PEI 的培养皿上，促进细胞和培养皿之间更牢固的附着。

聚（乙烯亚胺）是继聚-L-赖氨酸之后发现的第二种聚合物转染剂。 PEI 将 DNA 浓缩成带正电的粒子，这些粒子与阴离子细胞表面残基结合并通过内吞作用进入细胞。 一旦进入细胞，胺的质子化导致抗衡离子的流入和渗透势的降低。 渗透性肿胀导致囊泡破裂，将聚合物-DNA 复合物 释放到细胞质中。 如果复合物解包，则 DNA 可以自由扩散到细胞核。

直链和支链聚乙烯亚胺都已用于 CO2 捕获，通常浸渍在多孔材料上。 PEI 聚合物在 CO2 捕获中的首次使用致力于改善航天器应用中的 CO2 去除，浸渍在聚合物基质上。 之后，载体改为 MCM-41，一种六方介孔结构二氧化硅，大量 PEI 保留在所谓的分子篮中。 MCM-41-PEI 吸附剂材料比单独考虑的散装 PEI 或 MCM-41 材料具有更高的 CO2 吸附能力。

作者声称，在这种情况下，由于材料孔隙结构内的高 PEI 分散，会产生协同效应。 作为这种改进的结果，开发了进一步的工作以更深入地研究这些材料的行为。 详尽的工作集中在几种 MCM-41-PEI 材料与 PEI 聚合物的 CO2 吸附容量以及 CO2/O2 和 CO2/N2 吸附选择性上。 此外，PEI 浸渍已经在不同的支撑物上进行了测试。 然而，为了在燃烧后捕获的实际条件下（45-75°C 之间的温和温度和存在水分）获得适当的性能，有必要使用热和水热稳定的二氧化硅材料，它也呈现 六角形的细观结构。 当使用 PEI 浸渍材料从空气中吸附 CO2 时，水分和现实世界条件也已经过测试。