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

 

Наногеометрия
Наногеометрия

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Нитрид-борные нанокомпозиты для доставки лекарств. 2D наноматериалы помогут создать портативную искусственную почку. Обзор по cтрейнтронике. Доставка лекарств с помощью борнитридных фуллеренов. Речные фуллерены. Научный хит-парад 2018 по версии APS

Лекция Константина Севернинова: от бактериального иммунитета к геномному редактированию
20 декабря состоялась лекция молекулярного биолога, профессора Константина Северинова.
На лекции обсуждались вопросы: какова природа генетических болезней, и сможем ли мы лечить их в ближайшем будущем; что такое система CRISPR-Cas, и как бактерии используют её для борьбы с вирусами, и как изучение этого необычного механизма привело к созданию мощного инструмента геномного редактирования.

Наносистемы: физика, химия, математика (2018, том 9, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume9/9-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Почувствовать живое...
Е.А.Гудилин, А.А.Семенова, Н.А.Браже
Неразрушающее исследование живых клеток и клеточных структур является в настоящее время важным направлением научных изысканий, которые во многих зарубежных и российских научных группах направлены на достижение вполне прагматической цели – разработку новых принципов биомедицинской диагностики и эффективных подходов в нарождающейся персональной медицине.

Российская газета: Перевернуть пирамиду. Президент РАН: как повысить наши шансы на Нобеля
Юрий Медведев
Почему Россия по числу Нобелей отстает от ведущих стран мира, уступая, например, даже маленькой Швейцарии? Замалчиваются ли достижения отечественных ученых? Почему без привлечения в науку российского бизнеса мы не сможем успешно конкурировать в борьбе за престижную научную премию? Об этом корреспондент "РГ" беседует с президентом РАН Александром Сергеевым, который побывал в Стокгольме на вручении Нобелевских премий и поделился своими впечатлениями.

Эффект лотоса
Никельшпарг Эвелина Ильинична
Кратко и поэтично об одном из самых известных эффектов, который так любят школьники и участники наноолимпиады - об эффекте лотоса...

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

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!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
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.