Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Наноазбука: дендримеры

Ключевые слова:  дендримеры, наноазбука, периодика

Автор(ы): А.Е.Чеканова (ФНМ МГУ)

Опубликовал(а):  Чеканова Анастасия Евгеньевна

06 июня 2007

От ствола исходят ветви,

На ветвях растут листы.

Нанодерево в пробирке

Можешь получить и ты!

Помните ли вы, чем грозили ужасные, зловредные семена баобабов планете Маленького Принца из сказки Антуана де Сент-Экзюпери? Один лентяй на своей планете не выполол вовремя всего три кустика баобабов и... согласно сказке, из этих кустиков вырости огромные деревья, которые завладели всей планетой и разорвали ее. Дендримеры в химии, конечно, не столь ужасны и даже полезны, хотя само слово “дендример” и происходит от греческого: ”dendron” - дерево. (рис.1а)

Дендримеры относятся к классу полимерных соединений, молекулы которых имеют большое число разветвлений (рис.1б). При их получении c каждым элементарным актом роста молекулы количество разветвлений увеличивается. В результате, с увеличением молекулярной массы таких соединений изменяются форма и жесткость молекул, что, как правило, сопровождается изменением физико-химических свойств дендримеров, таких как характеристическая вязкость, растворимость, плотность и др.

Синтез дендримеров проводят таким образом, чтобы в процессе роста полимерной молекулы не было ни соединения растущих ветвей, ни объединения молекул друг с другом. Точно так же ветви одного дерева или кроны рядом стоящих деревьев не срастаются. «Строительство» таких молекул проводят по заранее намеченному плану, например, используя реагирующие группы трех типов (А, Б, и В), которые должны удовлетворять требованиям определенной логической схемы: каждая группа не может реагировать с себе подобной (А не взаимодействует с А и т. д.), группы А и Б могут реагировать между собой, но каждая из них не может реагировать с В, группа В должна иметь возможность превращаться в определенный момент в группу А.

Вначале в реакционную среду помещают центры будущих дендримеров, которые представляют собой молекулы, содержащие три группы А. К ним добавляют реагент, содержащий в своем составе одну группу Б и две В. Реагенты берут в таком количестве, чтобы соотношение групп А и Б было эквимолярным (точка, где происходит соединение реагирующих групп, обозначена звездочкой). В полученном соединении с помощью химической реакции проводят превращение групп В в А. Далее две показанные стадии многократно повторяют, в результате чего наращиваются новые слои вокруг центральной молекулы (рис.2). Показанная схема была впервые реализована при синтезе дендримеров в виде полиамидоаминов группой Тоиалиана в середине 80-х годов прошлого века. Полученный продукт представлял собой ветвящиеся полимеры, похожие на лучи взрывающейся сверхновой звезды (рис.2, вставка).

Полимеризация ведется с использованием стратегии «защита – снятие защиты», применяемой при синтезе белков и нуклеиновых кислот с заданной последовательностью аминокислот и нуклеотидов. В результате первой стадии полимеризации на концах «ветвей» оказываются свободные группы, каждая из которых способна реагировать с двумя дополнительными мономерами, таким образом формируется дендример первого поколения (рис. 2). Таких последовательных стадий может насчитываться конечное число, поскольку в определенный момент образуется плотная упаковка из мономеров, что препятствует дальнейшему протеканию полимеризации. Представьте себе - в слое девятого поколения дендримера содержится уже 3069 мономеров, а диаметр такой молекулы составляет ~10 нм.

На сегодняшний день учёные научились удерживать на поверхности дендримеров с помощью хелатных групп ионы металлов. Например такие дендримерные «метки» на основе гадолиния и магния активно используются в качестве контрастирующих агентов при проведении исследований с помощью метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Они, например, позволяют легко проследить «судьбу» введенных в организм подопытного животного стволовых клеток и их миграции. Это особенно важно в случае клеток, подсаженных в мозг.

Благодаря соприкасающимся «ветвям» разветвленной молекулы, образуются внутренние полости, в которых могут находиться различные небольшие молекулы, химически не связанные с дендримером. В полости могут вводиться различные лекарственные препараты, что позволяет обеспечивать их длительное лечебное действие. Дендримеры могут также удерживать вещества с радиоактивной меткой, что можно применить для диагностики различных заболеваний.

Возможность прикрепления к дендримерам сразу несколько различных молекул нашло свое применение при лечении злокачественных опухолей. Фолиевая кислота нужна всем клеткам для роста. Однако на мембранах раковых клеток располагается в тысячу раз больше рецепторов, присоединяющих фолиевую кислоту, чем у нормальных клеток. Таким образом, если фолиевая кислота прикрепляется к "веткам" дендримеров, раковые клетки всасывают дендримеры целиком - вместе с лекарством, которое их убивает. Прикрепление одновременно к «ветвям» полимера сильного противоопухолевого аппарата, флюорисцентного красителя и фолиевой кислоты позволяет точно доставлять препарат в раковую опухоль и минимизировать побочные эффекты от токсичного противоопухолевого лекарства.

Литература

Пул Ч., Оуэнс Ф. Нанотехнологи, Издание 2., изд. Техносфера, 2006

Ю.Д. Семчиков. Дендримеры – новый класс полимеров // Соросовский Образовательный Журнал. 1998. №12. С. 45-51


В статье использованы материалы: Нанометр


Средний балл: 8.1 (голосов 9)

 


Комментарии
Технари :!)

Измените абзац про фолиевую к-ту (витамин В9) - например, по мотивам [a href=" http://www.c...d=548"]заметочки, причем именно про дендримеры и метатрексат:

"...фолиевая кислота нужна всем клеткам для роста. Однако на мембранах раковых клеток располагается в тысячу раз больше рецепторов, присоединяющих фолиевую кислоту, чем у нормальных клеток. Таким образом, если фолиевая кислота прикрепляется к "веткам" дендримеров, раковые клетки всасывают дендримеры целиком - вместе с лекарством, которое их убивает".
Спасибо, АЕ, мы учли Ваше замечание в печатном варианте "НаноАзбуки"
Технари изменили текст и абзаце выще. СБМ ("сенька бери мяч")

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Нанопаркет
Нанопаркет

Периодическую таблицу Менделеева опять улучшили: наночастицы пятивалентного плутония
Соединения шестивалентного плутония в щелочной среде могут привести к кристаллизации фазы (NH4)PuO2CO3, которая стабильна в течение нескольких месяцев и содержит пятивалентный плутоний. Получение новой фазы пятивалентного плутония фундаментально интересно и открывает новые возможности в разработке более эффективных технологий переработки радиоактивных отходов.

MAPPIC 2019. Второй день
15 октября 2019 года прошел второй день I Московской осенней международной конференции по перовскитной фотовольтаике (Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference – MAPPIC-2019). В сообщении приведены темы докладов и небольшой фоторепортаж.

MAPPIC 2019. Первый день
14 октября 2019 года успешно открылась I Московская осенняя международная конференция по перовскитной фотовольтаике (Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference – MAPPIC-2019). В сообщении приведены темы докладов и небольшой фоторепортаж.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Как правильно заряжать аккумулятор?
Д. М. Иткис
Химик Даниил Иткис о том, как правильно заряжать аккумуляторы гаджетов и почему телефон выключается на холоде

Постлитийионные аккумуляторы
В. А. Кривченко
Физик Виктор Кривченко о перспективных видах аккумуляторов, фундаментальных проблемах в производстве литий-серных источников тока и преимуществах постлитийионных аккумуляторов

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.