INDICE

Definición…………………………………………………………..

Propiedades……………………………………………………….

Características…………………………………………………….

Síntesis……………………………………………………………..

Caracterización…………………………………………………….

Aplicaciones………………………………………………………..

Glosario…………………………………………………................

Bibliografía………………………………………………………….

¿Qué es un dendrimero?

1) Dendrímeros (del griego dendron= árbol); también llamados moléculas cascada, son macromoléculas bien definidas, monodispersas, altamente ramificadas, construidas a partir de un núcleo iniciador con respecto al cual crecen capas ramificadas, covalentemente unidas de forma radial, llamadas generaciones.

2) Un dendrímero es una macromolécula tridimensional de construcción arborescente. Los dendrímeros forman parte de los polímeros, pero su diferencia radica en que la distribución de las moléculas que constituyen a los polímeros lineales es probabilística, en tanto que en el caso de los dendrímeros, se tiene una estructura química precisa, donde los enlaces químicos entre los átomos pueden ser descritos con exactitud. Las macromoléculas dendriméricas presentan una forma de crecimiento generacional, G0, G1, G2.

3) Un dendrímero puede definirse como una macromolécula muy ramificada conforma esférica que se caracteriza por su particular arquitectura tridimensional globular bien definida. La estructura globular típica de los dendrímeros se constituye por tres regiones distintas

4) Los dendrímeros son moléculas políméricas, versátiles y tridimensionalesde síntesis química con forma bien definida, tamaño nanoscópico y con propiedades físico-químicas que recuerdan a las de las biomoléculas

PROPIEDADES

Entre las propiedades más importantes de los dendrímeros, junto con su poli dispersidad cercana a 1, se encuentran las siguientes:

a) Baja temperatura de transición vítrea.

b) Baja viscosidad intrínseca.

c) Alta solubilidad.

d) Capacidad de formar sistemas tipo huésped-anfitrión.

e) Solubilidad

f) reactividad química

Los dendrímeros pueden aislarse como compuestos mono dispersos, a diferencia de los polímeros convencionales cuya síntesis produce un rango de especies moleculares con diferentes pesos moleculares.

Los dendrímeros tienen la propiedad de formar complejos huésped-anfitrión, donde la macromolécula dendrimérica es capaz de actuar como un sistema anfitrión que puede dar cabida a diferentes moléculas en número y tamaño.

“Los sistemas huésped-anfitrión se basan en el proceso llamado reconocimiento molecular que se define como sigue: “Es un proceso que se define por la energía y la información involucrada en el enlace y selección de sustratos por un receptor dado”.

Durante el crecimiento de un dendrímero, el número de unidades monoméricas aumenta exponencialmente en cada generación, mientras que el volumen disponible solo crece proporcionalmente al cubo del radio del dendrímero.

CARACTERISTICAS

La estructura química de una molécula sintética de dendrímero puede ser de diversa naturaleza: lipídica, polisacárida, peptídica.

Para conseguir que el resultado final sea el adecuado, una gran molécula organizada con “huecos interiores” de características químicas precisas y una superficie con un determinado número de grupos funcionales, la correspondiente síntesis química ha de estar perfectamente controlada. Es, precisamente, la presencia de esos grupos funcionales (amino, carboxilo, hidroxilo, etc.) en la superficie de los dendrímeros la responsable de su gran utilidad terapéutica.

Observando entre el dendrimero lineal y el hiper-ramificado

Configuración aleatoria Forma predecible

Materiales cristalinos/semi-cristalinos Materiales amorfos

Altas TºC de Tg Bajas TºC de Tg

Alta viscosidad Baja viscosidad

Conductividad electrónica anisotrópica Conductividad . electrónicaisotrópica

SINTESIS

Los métodos sintéticos para la preparación de dendrímeros se conocen como métodos iterativos de síntesis. Existen dos rutas sintéticas:

Divergente

Convergente

Características de síntesis convergente

-Mayor control estructural en comparación con la síntesis divergente debido al menor número de reacciones de acoplamiento.

-Colocación precisa de grupos funcionales a través de la estructura dendrimérica.

-Modificación selectiva del punto focal o de las cadenas terminales.

-Posible preparación de dendrímeros asimétricos bien definidos.

-Pureza estructural

Síntesis convergente en una etapa: Activación y acoplamiento

Se requieren monómeros que produzcan altos rendimientos en los pasos de activación y acoplamiento. Especialmente el paso de acoplamiento debe ser altamente eficiente para sobrepasar las condiciones demandantes de impedimento estérico a altas generaciones.

Características importantes: Generación de un fenolato altamente nucleofílicoa partir del monómero. Presencia de un sustrato bencílico que previene reacciones de eliminación, frecuentemente presentes en desplazamientos nucleofílicos.

Síntesis Divergente

En el método divergente, el dendrímero se construye del núcleo hacia la periferia partiendo de un núcleo multifuncional. En este método el crecimiento está restringido a cierto límite de generaciones ya que, conforme aumenta el peso molecular, aumenta la funcionalidad en la periferia y por lo tanto la probabilidad de que se den imperfecciones en la estructura.

Existe una gran cantidad de dendrímeros sintetizados a partir de ambos métodos: poliamidas (PAMAM), polipropil-1-amina (DAB-dendr-NH2), polieteres, poliesteres, polialcanos, polifenilenos, polifenilacetilenos, polisilanos, etc.

CARACTERIZACION

La caracterización de estas macromoléculas va a encaminada a obtener información como: estructura química, peso molecular, distribución de pesos moleculares, tamaño de la macromolécula y forma entre otros datos.

Las técnicas más comunes que se emplean en la caracterización de macromoléculas dendriméricas son las siguientes:

1. Electroforésis

Principio: Una partícula con una carga neta se mueve bajo la influencia de un campo eléctrico, hacia un electrodo con carga opuesta.

La funcionalización de dendrímeros con grupos como: -NH3+, -COO-, PO4-permite analizarlos mediante esta técnica

Soportes sólidos: poliacrilamida, agarosa y almidón

Ventajas: No requiere de instrumentación sofisticada; tiene alta resolución; puede ser cuantitativa.

Limitantes: Los dendrímeros a analizar deben ser solubles en agua y poseer partículas cargadas. Hay una gran dependencia del pH del medio.

2. Espectrometría de masas

Técnica para determinar propiedades intramoleculares de los dendrímeros, tales como: errores de ramificación, ciclización de grupos; pero sobre todo, para determinar el peso molecular del dendrímero, su polidispersidad y la pureza dendrimérica.

Generación de iones por Electrospray

Se aplica un potencial a una corriente de disolvente: generación de gotas. El electrosprayse acompaña por un proceso de nebulización (vía un gas inerte).

Ventajas:

-Ionización suave: los dendrímeros requieren de condiciones suaves para poder dar señales cercanas a su peso molecular; si se aplicaráun método tradicional (DEP–MS) sólo se detectarían los fragmentos característicos.-Fragmentación controlada: al controlar las diferencias de potencial que se aplican sobre la muestra se puede inducir la formación de cierta clase de iones, de preferencia monocargados, que permitirán obtener valores mucho más cercanos al peso molecular.-Se pueden analizarmuestras directamente de soluciones acuosas o acuosas/orgánicasDirect

Matrix Assisted Laser DesolvationIonization-Time of Flight Mass Spectroscopy (MALDI-TOF-MS)Técnica relativamente nueva para caracterizar biomoléculas (proteínas, péptidos, oligosacáridos y oligonucleótidos) y, actualmente, DENDRÍMEROS.

i) Las masas moleculares pueden oscilar entre 400 y 350,000 Da;ii) rango de detección: 10-15a 10-18moles (altamente sensible); iii) tiempos de medición muy cortos: minutos.

MAL D I-TOF (Matrix-Assisted): El compuesto de interés se co-cristaliza con un compuesto (matriz) que absorbe luz.MAL D I-TOF (LaserDesorption/Ionization): Un pulso de luz láser es utilizado para forzar a las moléculas a pasar a fase gas y ionizarlas.MAL D I-TOF (Time-Of-Flight): Los iones son acelerados en presencia de un campo eléctrico y luego quedan a la deriva y se mueven libremente hasta el final del tubo de vuelo donde golpean el detector. El tiempo de vuelo es medido en nanosegundos.

APLICACIONES

Las principales aplicaciones y usos potenciales de los dendrímeros son:

-Catálisis

-Acarreamiento de fármacos

-Encapsulamiento

-Sensores, detectores

-Óptica

-Agentes gelantes

-Antenas moleculares

-Adhesión

-Separación

Aplicaciones médicas

Los dendrímeros pueden tener aplicación en diferentes campos de la biomedicina, entre los que cabe destacar su utilización como agentes terapéuticos, antivirales, antibacterianos o antipriónicos. Además de su actividad microbicida, también tienen actividad antiinflamatoria, haciendo que mejore sus propiedades profilácticas puesto que la probabilidad de infección frente al VIH aumentan significativamente en presencia de procesos inflamatorios.

En catálisis

Diferentes escenarios: a) periferia (catálisis reactiva); b)núcleo (catálisis selectiva); c) punto focal de dendrón y d) periferia de dendrón.

Hidrogeles adhesivos para reparación de córnea

1) Adhesión a la superficie húmeda de la córnea; 2) baja viscosidad para una rápida aplicación; 3) tiempo de sellado rápido (<30s); 4) biocompatible, flexible y no albergar bacterias.

GLOSARIO

ARBORESCENTE: Se dice de lo que tiene una estructura o aspecto o forma o desarrollo similar al de un árbol.

POLIMERIZACION: La reacción por la cual se sintetiza un polímero a partir de sus monómeros se denomina polimerización. Según el mecanismo por el cual se produce la reacción de polimerización para dar lugar al polímero, ésta se clasifica como "polimerización por pasos" o como "polimerización en cadena". En cualquier caso, el tamaño de la cadena dependerá de parámetros como la temperatura o el tiempo de reacción, teniendo cada cadena un tamaño distinto y, por tanto, una masa molecular distinta, de ahí que se hable de masa promedio del polímero.

TEMPERATURA DE TRANSICION VITREA: La Temperatura de transición vítrea (Tg) es la temperatura a la que se da una seudotransición termodinámica en materiales vítreos, por lo que se encuentra en vidrios, polímeros y otros materiales inorgánicos amorfos. Esto quiere decir termodinámicamente hablando, no es propiamente una transición. La Tg se puede entender de forma bastante simple cuando se entiende que en esa temperatura el polímero aumenta su densidad, dureza y rigidez, además su porcentaje de elongación disminuye de forma drástica.

INTRINSECO: Intrínseco es un término utilizado frecuentemente en Filosofía para designar lo que corresponde a un objeto por razón de su naturaleza y no por su relación con otro.

HUESPED-ANFITRION: Los sistemas huésped-anfitrión se basan en el proceso llamado reconocimiento molecular que se define como sigue: “Es un proceso que se define por la energía y la información involucrada en el enlace y selección de sustratos por un receptor dado”.

METODO DIVERGENTE: este método se inicia desde el centro hacia la periferia del futuro dendrímero. La molécula núcleo se acopla con unidad manométrica activada la cual contiene un centro reactivo y dos centros inactivos (para así evitar una polimerización no controlada), dando así la primera generación del dendrímero.

ANTIPRIONICOS: Se denomina antipirético, antitérmico, antifebril o febrífugo a todo fármaco que hace disminuir la fiebre. Suelen ser medicamentos que tratan la fiebre de una forma sintomática, sin actuar sobre su causa. Ejemplos comunes son el ácido acetilsalicílico, la dipirona, el paracetamol.

PROFILACTICAS: Está conformada por todas aquellas acciones de salud que tienen como objetivo prevenir la aparición de una enfermedad o estado "anormal" en el organismo.

RMN: Resonancia Magnética Nuclear. Fenómeno físico basado en las propiedades mecánico-cuánticas de los núcleos atómicos. También se refiere a la familia métodos científicos que explotan este fenómeno para estudiar moléculas (espectroscopia RMN) macromoléculas (RMN biomolecular), así como tejidos y organismos completos.

FT-IR: equipo que permite la identificación de grupos funcionales de materiales orgánicos y de determinadas estructuras de muestras solidas y liquidas mediante espectroscopia de infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR) en el rango espectral de 400 a 10000 cm

UV- VISIBLE: es una espectroscopia ultravioleta visible con emisión de fotones y una espectrofotometría. Utiliza radiación electromagnética (luz) de las regiones visible, ultravioleta cercana (UV), e infrarroja cercana (IR) del espectro electromagnético, es decir una longitud de onda entre 380 nm y 780 nm, se utiliza para identificar algunos grupos funcionales de moléculas y además para determinar el contenido y fuerza de una sustancia.

ESI-MS: es una técnica utilizada en espectrometría de masas para producir iones. Es especialmente útil en la producción de iones a partir de macromoléculas pues supera la propensión de estas a fragmentarse cuando se ionizan. El desarrollo de la ionización por electrospray para el análisis de macromoléculas biológicas.

MALDI-TOF-MS: la espectroscopia en masa tiempo de vuelo desorción/ionización laser asistida por una matriz es una tecnología mas reciente.

SAXS: análisis de nanoestructuras (forma, tamaño), superficie especifica (porosidad), cristalinidad y orientación, estados de agregación, estabilidad de la dispersión y nucleación de partículas.

Bibliografía

Introducción a la nanotecnología Charles P. Poole juniorFrank J. Owens

http://es.scribd.com/doc/44501435/DENDRIMEROS

http://www.dgcs.unam.mx/boletin/bdboletin/2008_294.html

http://cienciaysalud.laverdad.es/6_3_47.html

http://www.analesranf.com/index.php/mono/article/viewFile/992/1026