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

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 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

 

Многослойный мир
Многослойный мир

ПерсТ-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Мода Хиггса в сверхпроводниках. Топологическая сверхпроводимость в квантовых ямах HgTe/HgCdTe. Электрический контроль долгоживущего спинового кубита в квантовой точке Si/SiGe. Атомарно тонкие p-n контакты из дихалькогенидов переходных металлов. Там, за перевалом гигантский спиновый эффект Холла. Радиометка 14С показала: УНТ из легких переходят в отдаленные органы. Как “надуть” фуллерен и молекулярная хирургия кремния.

Фестиваль науки-2014
С 10 по 12 октября 2014 года в Москве пройдет фестиваль науки.

В МИСиС выдающиеся мировые ученые прочитают лекции о последних достижениях науки
С 29 сентября по 3 октября в НИТУ «МИСиС» выдающиеся мировые ученые соберутся в рамках программы повышения конкурентоспособности университета среди ведущих вузов планеты.

Научный дайджест "Simple-Science" — простые опыты и эксперименты. Выпуск 66
Денис Мохов
По согласованию с Habrahabr.ru публикуем выпуски "Simple-Science".В новом выпуске: искривление воды при помощи звука.

На пути к объяснению гомохиральности жизни: поляризованные электроны инициируют хирально-селективные реакции в газовой фазе
Игорь Иванов
Хотя биологические молекулы могут существовать в виде двух зеркально симметричных конфигураций, жизнь использует только одну из этих возможностей. Происхождение этой гомохиральности всего живого неизвестно. Среди возможных объяснений особенно будоражит воображение гипотеза Вестера–Ульбрихта, согласно которой ...

О полезных микробах, вреде молока и финансировании науки
The Village
В лаборатории физиологии и биохимии микробов МГУ команда Андрея Шестакова работает над практическим применением микроорганизмов в быту, на арктических буровых вышках и космических станциях

Закон о реформировании РАН

В Совместном заявлении Совета по науке и членов Общественного совета Минобрнауки предлагается отозвать нынешний проект закона о "реформировании" РАН из Государственной думы и вернуться к его рассмотрению с соблюдением процедуры утвержденной постановлением Правительства РФ №851 от 25.08.2012, и указом Президента РФ №601 от 07.05.2012, которая была грубо нарушена. Мы предлагаем Вам высказать (анонимно) свое мнение в данном опросе, чтобы его статистические результаты были видны всем участникам опроса и общественности.

Проектная деятельность с точки зрения учителя

Это специальный опрос для учителей и представителей школ, которых мы просим оценить значимость предлагаемых материалов, мероприятий и перспективы их дальнейшего совершенствования на пути эффективного взаимодействия школ и ВУЗов. В опросе могут также участвовать школьники, студенты и аспиранты, особенно со своими критическими замечаниями в комментариях.

Проекты или прожекты?

Проектная деятельность школьников становится все более популярной, фактически превращается в "обязаловку" для школ и их воспитанников. При этом, что это такое и как с этим быть, знают не очень многие. Этот небольшой опрос ставит себе целью оценить, как сейчас понимаются вопросы проектной деятельности всеми потенциальными участниками этого непростого процесса.



 
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.