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Nanosistemi
Dendrimeri
I dendrimeri sono molecole che contengono una serie di ramificazioni che si estendono da un nucleo centrale, generalmente presentano diverse copie dello stesso gruppo funzionale al termine delle ramificazioni.
La parola dendrimero deriva dal greco “dendron” che significa “albero”. Viene utilizzato anche il termine “dendrone” che indica una parte del dendrimero.
Considerati per decenni come sottoprodotti insolubili della formazione dei polimeri, sono diventati oggetto di ricerca negli anni ’70.
Nanosistemi
Dendrimeri
All’interno di un dendrimero si individuano diverse parti distinte: un nucleo (core) polifunzionale, delle unità ramificanti, i rami e i gruppi funzionali superficiali. Ogni ramificazione successiva è detta generazione (GN).
Dal punto di vista topologico, si possono distinguere tre parti: il nucleo polifunzionale, gli strati interni, la superficie.
Nanosistemi
Dendrimeri e polimeri
Polimeri iper-ramificati e dendrimeri derivano concettualmente entrambi dalla ripetizione di un unità strutturale ramificata, ma sono il risultato di strategie sintetiche diverse e possiedono proprietà diverse.
I polimeri iper-ramificati sono ottenuti per polimerizzazione di un monomero ramificato e presentano strutture irregolari e ricche di difetti.
I dendrimeri sono il risultato di condensazioni ripetitive della stessa unitàramificata e sono caratterizzati da strutture definite e altamente regolari.
Nanosistemi
Dendrimeri e polimeri
Altre differenze tra un dendrimero e un polimero, anche ramificato, sono:• Un dendrimero può essere isolato come un singolo composto
monodisperso, mentre i polimeri sono sempre miscele di molecole di peso molecolare diverse distribuite attorno ad un peso molecolare medio;
• Le proprietà di un dendrimero sono dominate dai gruppi funzionali terminali, quelle di un polimero dalla catena polimerica.
• Un polimero può crescere teoricamente in modo illimitato, la crescita di un dendrimero, per motivi sterici, si ferma ad una certa generazione.
Nanosistemi
Sintesi dei dendrimeriVi sono essenzialmente due strategie sintetiche che possono essere adottate per la preparazione di dendrimeri: l’ approccio convergente e l’approccio divergente.
Con l’approccio divergente, il dendrimero viene preparato a partire da un nucleo polifunzionale per successive aggiunte di ramificazioni.
La crescita è veloce, ma è probabile la presenza di difetti, soprattutto alle alte generazioni
Nanosistemi
Sintesi dei dendrimeri
La crescita del dendrimero è lenta, ma sono evitati difetti e si ottengono dendrimeri monodispersi .
Con l’approccio convergente, si parte dalle unità funzionali superficiali e si aggiungono progressivamente ramificazioni interne.
Nanosistemi
Dendrimeri poli(aril-eteri)Dallo stesso dendrone, cambiando il core, si ottengono dendrimeri diversi
Sintesi peptidica dei dendroni su fase solida, approccio divergente, assemblaggio dei dendronicon disolfuri, approccio convergente
Dendrimeri peptidiciNanosistemi
Strutture dendritiche di poli-lisinaNHFmoc
Tentagel-RAM
1) Piperidine, DMF2) Fmoc-Gly-OH EDC, HOBt, DIPEA CH2Cl2 / DMF
3) Piperidine, DMF
4) Fmoc-Cys(Trt)-OH HBTU, HOBt, NMM CH2Cl2 / DMF
NH
O HN
O
HN
SH
Fmoc 1) Piperidine, DMF
2) Fmoc-Lys(Fmoc)-OH HBTU, HOBt, NMM CH2Cl2 / DMF
NH
O HN
O
HN LysLys
Lys
SH
N NN
BocBoc
COOH
HBTU, HOBt, NMM CH2Cl2 / DMF
1) Piperidine, DMF
2)
3) TFA / iPr3SiH / CH2Cl2H2N
O HN
O
HN LysLys
Lys
TACNTACN
TACNTACN
SHG lyC ysLys
T A C N T A C N
C ysLys
Lys L ysT A C N
T A C N T A C N
T A C N
G ly G lyC ys
LysLys Lys
Lys
L ys
Lys
L ysL ys
L ys
Lys
L ys
Lys
Lys L ysLys
T A C NT A C NT A C N
T A C NT A C N
T A C N
T A C N TA C N
T A C NT A C N
T A C NT A C N
T A C N
T A C NT A C N
TA C N
G lyC ysLys
Lys LysLys
LysLys
LysT A C N
T A C NT A C N
T A C N T A C NT A C N
T A C N
T A C N
d-2 d-4 d-8 d-16
GlyCysLys
TACN TACN
GlyCysLys
TACN TACN
CysLys
Lys LysTACN
TACN TACN
TACN
GlyCysLys
Lys LysTACN
TACN TACN
TACN
Gly GlyCysLys
Lys LysLys
LysLys
LysTACN
TACNTACN
TACN TACNTACN
TACN
TACNGlyCysLys
Lys LysLys
LysLys
LysTACN
TACNTACN
TACN TACNTACN
TACN
TACN
GlyCys
LysLys Lys
Lys
Lys
Lys
LysLys
Lys
Lys
Lys
Lys
Lys LysLys
TACNTACNTACN
TACNTACN
TACN
TACN TACN
TACNTACN
TACNTACN
TACN
TACNTACN
TACN
GlyCys
LysLys Lys
Lys
Lys
Lys
LysLys
Lys
Lys
Lys
Lys
Lys LysLys
TACNTACNTACN
TACN
TACN
TACN
TACN TACN
TACNTACN
TACNTACN
TACN
TACNTACN
TACN
D4D4D8D8
D16D16
D32D32
TACN =NH HN
N
O
GlyCysLys
TACN TACN
GlyCysLys
TACN TACN
GlyCysLys
TACN TACN
GlyCysLys
TACN TACN
CysLys
Lys LysTACN
TACN TACN
TACN
GlyCysLys
Lys LysTACN
TACN TACN
TACN
Gly CysLys
Lys LysTACN
TACN TACN
TACN
GlyCysLys
Lys LysTACN
TACN TACN
TACN
Gly GlyCysLys
Lys LysLys
LysLys
LysTACN
TACNTACN
TACN TACNTACN
TACN
TACNGlyCysLys
Lys LysLys
LysLys
LysTACN
TACNTACN
TACN TACNTACN
TACN
TACNGlyCysLys
Lys LysLys
LysLys
LysTACN
TACNTACN
TACN TACNTACN
TACN
TACNGlyCysLys
Lys LysLys
LysLys
LysTACN
TACNTACN
TACN TACNTACN
TACN
TACN
GlyCys
LysLys Lys
Lys
Lys
Lys
LysLys
Lys
Lys
Lys
Lys
Lys LysLys
TACNTACNTACN
TACNTACN
TACN
TACN TACN
TACNTACN
TACNTACN
TACN
TACNTACN
TACN
GlyCys
LysLys Lys
Lys
Lys
Lys
LysLys
Lys
Lys
Lys
Lys
Lys LysLys
TACNTACNTACN
TACN
TACN
TACN
TACN TACN
TACNTACN
TACNTACN
TACN
TACNTACN
TACN
GlyCys
LysLys Lys
Lys
Lys
Lys
LysLys
Lys
Lys
Lys
Lys
Lys LysLys
TACNTACNTACN
TACNTACN
TACN
TACN TACN
TACNTACN
TACNTACN
TACN
TACNTACN
TACN
GlyCys
LysLys Lys
Lys
Lys
Lys
LysLys
Lys
Lys
Lys
Lys
Lys LysLys
TACNTACNTACN
TACN
TACN
TACN
TACN TACN
TACNTACN
TACNTACN
TACN
TACNTACN
TACN
D4D4D8D8
D16D16
D32D32
TACN =NH HN
N
O D-32
D-16D-8D-4
Nanosistemi
Purezza e struttura dei dendrimeri
L’impaccamento delle catene dipende anche dalle proprietà del solvente.Non è ancora chiara del tutto la localizzazione dei gruppi terminali
Opportunamente purificato. Il dendrimero è costituito da una singola molecola.
Nanosistemi
Dendrimeri per nano-biotecnologiaIn modo simile alle micelle, i dendrimeri possono disperdere al loro interno molecole organiche
Nanosistemi
Dendrimeri per nano-biotecnologiaRilascio controllato per protonazione dei gruppi amminici terminali.
Dendrimero biodegradabile
Nanosistemi
Dendrimeri multifunzionali
Utilizzando l’approccio sintetico più conveniente è possibile creare dendrimeri multifunzionali sia sulla superficie che negli strati interni.
Nanosistemi
Dendrimeri multifunzionaliL’approccio convergente sembra essere più adatto allo sviluppo di sistemi multifunzionali
Nanosistemi
Dendrimeri multifunzionaliL’approccio convergente sembra essere più adatto allo sviluppo di sistemi multifunzionali