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

 

Год Змеи
Год Змеи

Продолжается набор молодых ученых (постдоков) для участия в программе Science Drive
Программа Science Drive направлена на повышение профессионального уровня и поддержку научных инициатив молодых и талантливых российских ученых.

Экспортная выручка России - это не только газ и нефть, но и высокотехнологичная продукция
Оказалось, что у России покупают абсолютно эксклюзивные продукты, аналогов которым на мировом рынке предложить не может никто. Только 155 млрд. долларов экспортной выручки России приходятся на долю высокотехнологичной продукции. Одним из видов такой продукции является СЗМ компании НТ-МДТ.

ПерсТ-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Недодопированные купраты как топологические сверхпроводники, Внутренние джозефсоновские контакты в многозонном сверхпроводнике (V2Sr4O6)Fe2As2, Токсичность графена, Изучение природных биокомпозитов поможет авиастроению, Структура наночастиц золота по данным просвечивающей электронной микроскопии, Борный фуллерен, Челночная память на базе углеродных нанотрубок и графена.

Интервью с Нобелевским лауреатом Питтером Хиггсом
Владимир Корягин
О физике элементарных частиц, новой физике, темной материи, советских и российских ученых и шотландском виски рассказал Питер Хиггс — нобелевский лауреат, который дал первое в истории интервью российскому СМИ.

Как я, будучи обычным школьником, спроектировал и собрал свою модель 3D принтера
Денис Мохов, Михаил Козенко
Многие из нас привыкли смотреть за прогрессом и последними достижениями техники и науки как бы немного со стороны – оценивая уже конкретные продукты, а не сам процесс. Однако школьник из Волгограда Михаил Козенко не из их числа. Он как раз и таких, кто собственноручно предпочитает пройти весь путь от идеи до конечного результата. И итогом его поисков стал 3D принтер, который принес юному изобретателю (в мае ему исполнилось 15 лет) уже несколько наград.

Судьба мировой научной журналистики
Татьяна Пичугина
О перспективах развития научной журналистики рассказывает в интервью писатель, журналист, соорганизатор Всемирной конференции научных журналистов Дебора Блюм

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.