Дендримеры. Методы синтеза и прикладное применение

Лизиновые дендримеры, принципиальная схема которых приведена на рисунке , образуют комплексы с ДНК, обладающие интересными свойствами. При образовании  комплекса конформация самого дендримера не меняется (по данным спектроскопии КД). Введение дополнительных заместителей в виде аминокислот не оказывает влияния на конформацию дендримера независимо от pH и полярности растворителя. Это говорит от том, что подобные дендримеры имеют жесткую структуру. Однако структура самой ДНК при этом меняется, и эти изменения носят достаточно сложный характер.^[7] 

Дендримеры на основе уже упомянутых в настоящем тексте глицидиловых эфиров фосфорных кислот являются удачной моделью для исследования свойств регулярных полимерных систем и перспективны при получении дендример-полимерных нанокомпозитов.  Использование ГЭФ и аминов различного строения позволяет конструировать в зависимости он нужд дендримеры различного размера и плотности, а также содержащие разнообразные функциональные группы.^[2]

 

Большой интерес для биохимии представляют дендримеры, у которых функцию  ядра несут атомы металла с орбиталями, имеющими возможность образовывать координационные связи. Например, дендример был взят за основу при синтезе порфириновых дендритных полимеров железа (II). Оказалось, что дендритные порфирины Fe(II) имеют на 3 порядка большую константу связывания кислорода по сравнению с гемоглобином. Вероятно, это связано с тем, что молекулы кислорода образуют водородные связи  с амидными группами первой генерации дендримера.^[8,9]

Высока вероятность, что область применения дендримеров только расширится в связи с открытием класса ЖК-дендримеров. В работах^[10,11] показано, что мезогенные группы, которые, собственно, и приводят к образованию жидкокристалличеких структур, могут располагаться не только на поверхности, но и внутри дендримеров.

 

Одной из задач современной химии является разработка способов определения наличия вредных органических соединений в воздухе. Одним из путей решения этой проблемы является использование сенсоров на основе кварцевых микровесов с подходящим рабочим веществом. В качестве таких соединений могут быть использованы различные супрамолекулярные объекты, в частности дендримеры. Авторами работы^[12] была исследована принципиальная возможностиь использования фосфорорганического дендримера первого (Д₁), второго (Д₂), третьего (Д₃) и четвертого (Д₄) поколений с ядром >P(S)–, повторяющимися фрагментами п-(–O–C₆H₄–CH=N–N(CH₃)–) и концевыми группами п-(–O–C₆H₄–CHO) в качестве рабочих покрытий в массочувствительных сенсорах на индивидуальные пары простых летучих органических соединений. Обнаружено, что для каждого соединения характерен свой набор сенсорных откликов, что позволяет идентифицировать индивидуальные пары изученных органических соединений, и для каждого аналита характерна своя неповторимая картина.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В научной и околонаучной новостной среде дендримеры называют часто «полимерами нового поколения». Им пророчат большое будущее в применении их в качестве узкоспециализированных материалов. Совершенствующиеся ныне методы синтеза, вероятно, в будущем будут развиваться в сторону менее ресурсоемкого одностадийного синтеза, что позволит еще более снизить затраты и время на их изготовление. Применение технологий синтеза, которые в свое время перевернули представление о синтезе линейных полимеров (например, синтез на полимерной подложке), к производству дендримеров уже является важным шагом к упрощению получения целого спектра необходимых соединений в зависимости от задач и областей применения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1) К. Падье, С.-О. Туррен, А.-М. Каминад, Ж.-П. Мажораль, В. Л. Фурер, И. И. Вандюкова, В. И. Коваленко. Синтез и сравнительная характеристика фосфорсодержащих дендримеров с фенокси- или дейтерофенокси-терминальными группами. // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2008, т. LII, № 1, с. 100-106

2) Амирова Л.М., Димухаметов М.Н., Альфонсов В.А., Сагидуллин А.И., Скирда В.Д. Синтез дендримеров на основе глицидиловых эфиров кислот фосфора и аминов // Структура и динамика молекулярных систем. Яльчик-2002, с. 15-18.

3) Власов Г.П., Корольков В.И., Панкова Г.А.,  Тарасенко И.И. Дендримеры на основе лизина и их «звездообразные» полимерные производные: возможность использования для компактизации ДНК и доставки экспрессирующих генетических конструкций in vivo. // Биоорг. хим., 2004, том 30, №1, с. 15-24

4) Бессонов В.В., Мазо М.А., Балабаев Н.К. Влияние дефекта ветвления на размер и форму дендримеров. // Biomedchem, 2005.

5) J.M. Frechet, D.A. Tomalia. Dendrimers and other dendritic polymers // N.Y.: Wiley & Sons, 2001.

6) Бочкарев М.Н. ,Каткова М.А. Дендритные полимеры получаемые одностадийным методом. // Успехи химии, (1995) 1106. (Russ. Chem. Rev., 64 (1995) 1034).

7) Скворцова Е.В., Скворцов А.Н., Воробьев В.И., Баянова Н.В.,

Тарасенко И.И., Власов Г.П. Дендримеры на основе лизина и их аналоги суперразветвленные полимеры: физико-химические свойства и взаимодействие с ДНК. // Структура и динамика молекулярных систем. Яльчик 2006, с. 245-248.

 

 

 

 

8) Collman J.P., Leu Fu,  Zingp A., Diederrich F.// Chem. Communs. 1997. №2, p.193

9) Пожарский А.Ф. Гетероциклические соединения в биологии и медицине // Соросовский Образовательный Журнал, 1996, №6, с. 25-32

10) Percec V., Kawasumi M. // Polymer Prepr., 1992, vol. 33, №1, p.221

11) Пономаренко С.А., Ребров Е.А., Бойко Н.И. // Высокомолекуляр. Соединения, 1994, т. 36, №7, с. 1086

12) Герасимов А.В., Зиганшин М.А., Коваленко В.И. и др. Использование массочувствительных сенсоров на основе фосфорорганического дендримера для определения различных загрязнителей // Бутлеровские сообщения, 2010, т. 21, №7, с. 24-28