Dendrimeri, agenti terapeutici multiruolo

LAB_2015_005_UNIPV4La classe di composti definiti dendrimeri rappresenta il quarto e ulteriore sviluppo della struttura delle macromolecole (lineare, ramificata, reticolata). Tale tipo di configurazione non è molto comune in natura, almeno a livello molecolare (i soli esempi il glicogeno e l’amilopectina), ma conferisce al sistema molecolare proprietà uniche. Tipicamente i dendrimeri sono polimeri costituiti da catene di monomeri legati covalentemente che si espandono radialmente e simmetricamente da una zona centrale assumendo una forma ad albero (da cui il nome) nelle diverse direzioni. A differenza degli altri polimeri, in cui la struttura è piuttosto uniforme i dendrimeri sono costituiti da tre parti fondamentali ovvero il nucleo, gli strati concentrici interni, (detti anche «generazioni») formati dai monomeri ramificati e polimerizzati, e la zona periferica, ovvero la superficie esterna. Ciascun componente contribuisce a determinare le proprietà globali dell’intero sistema macromolecolare, in particolare il nucleo svolge la funzione di indirizzare il processo di crescita della macromolecola soprattutto per quanto riguarda forma, direzione di polimerizzazione e dimensioni, gli strati interni determinano la densità, la flessibilità e il volume libero in grado di ospitare altre molecole mentre la superficie, che presenta la gran parte dei gruppi funzionali reattivi può fungere da punto di partenza per un ulteriore polimerizzazione e formazione di un nuovo strato o come sito per reazioni più specifiche.
La formazione di un dendrimero può avvenire secondo due approcci diversi: divergente, in cui i nuovi strati vengono formati in espansione verso l’esterno, e convergente, in cui parti preformate vengono assemblate dall’esterno su una zona centrale o «nucleare». In entrambi i casi il risultato è sempre un processo di crescita molto ordinato e controllato che genera, a differenza della polimerizzazioni classiche, macromolecole di composizione e peso molecolare ben determinato e non una miscela statistica (bassa dispersività). La dinamica del processo consente anche di prevedere la variazione delle proprietà all’aggiunta di un nuovo strato, in particolare il diametro e il peso molecolare come pure la densità di gruppi funzionali superficiali aumentano linearmente passando da una generazione all’altra; infine l’aumento di strati rende la struttura più rigida diminuendone la flessibilità e quindi l’accessibilità da parte di altre molecole alle cavità libere interne. Tali caratteristiche consentono ai dendrimeri di agire come punto di partenza per la sintesi di nuove strutture e ancora più complesse (megameri).

di C. Mangano, Dip. di Chimica – Università degli studi di Pavia

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