Dendrimeri

DendrimeriProfesor:Lacatus ElenaStudent:Alexandrescu Florian Nicusor , grupa 631AB Universitatea Politehnica BucurestiCuprinsIntroducereIstoricPrincipiul functionariiMetodele de crestereMetoda divergentaMetoda convergentaPrimii dendrimeri artificiali Structura molecularaCopolimerii dendritici ProprietatiAplicatii

DendrimeriiDendrimerii reprezinta o noua clasa de materiale polimerice si sunt macromolecule monodispersate extrem de ramificate.Ca urmare a comportamentului lor unic dendrimerii sunt potriviti pentru o gama larga de aplicatii biomedicale si industriale. Structura acestor materiale are un mare impact asupra proprietatilor lor fizice si chimice.Istoric

Pentru prima data descoperite la inceputul anilor 1980 de catre Donald Tomalia si echipa sa , aceste molecule extrem de ramificate au fost denumite dendrimeri. Termenul isi are originea din grecescul dendron care inseamna copac. In acelasi timp echipa lui Newkome in mod independent raporta sinteza unor macromolecule similare. Ei le-au numit arborols din latinescul arbor insemnand deasemena copac. Termenul molecula cascada este deasemenea folosit dar dendrimer este cel mai stabil. Principiul functionariiDendrimerii sunt in general preparati fie folosind o metoda divergenta ,fie una convergenta. Exista o diferenta fundamentala intre aceste doua concepte de constructie.

1: metodelor divergente2: metodele convergente

Metodele de crestere

Figura 1: a. Metoda cresterii divergente. b. Metoda cresterii convergente.Metoda divergentaIn cazul metodelor divergente , dendrimerii cresc din exterior pornind de la o molecula de baza multifunctionala. Molecula de baza reactioneaza cu molecule de monomer care contin un grup reactiv si doua grupuri latente.Acestea dau prima generatie de dendrimeri. Apoi noua periferie a moleculei este activata pentru reactii cu mai multi monomeri. Procesul se repet pentru mai multe generaii i un dendrimer este construit strat dup strat (fig 2).

Fig 2 Metoda divergentaMetoda divergenta avantaje/devantajeMetoda cresterii divergente are un avantaj cand vine vorba de productivitate, aceasta find ridicata,se foloseste pentru obtinerea unor cantitati mari.Dezavantajele sunt atunci cand apar reactii adverse si reactii incomplete are grupurilor finale care duc la defecte de structura. Pentru a preveni reactile adverse si pentru a grabi finalizarea este necesara folosirea unei cantitati in exces de reactiv.Purificarea produsului final fiind mai grea.

Metoda convergentaMetodele convergente au fost dezvoltate ca rspuns la punctele slabe ale sintezei divergente.In cazul acestei metode dendrimerul este construit pas cu pas pornind de la grupurile finale si progresand spre interior. Cand bratele polimerice de crestere ramificata , numite dendrons ,sunt suficient de mari, sunt ataate la o molecul de baz multifuncional (fig 3).

Fig 3 Metoda convergenta

Metoda convergenta avantaje/devantajeMetoda de crestere convergenta are mai multe avantaje: -purificarea prodului final este usoara -aparitia defectelor de in structura finala este minima Dezavantaje: productivitate scazuta.Primii dendrimeri artificiali Primii dendrimeri sintetizati au fost poliamidoaminele (PAMAMs). Sunt de asemenea cunoscuti si sub numele de dendrimeri explozii solare. Termenul de explozie solara este marca companieri Dow Chemicals. Molecula de baza este amoniacul. In prezenta metanolului acesta reactioneaza cu acrilatul de metil si apoi de adauga etilendiamina:

La sfrsitul fiecrei ramuri exist un grup de amino liber, care poate reaciona cu doi monomeri de acrilat de metil si dou molecule de etilendiamin. La fiecare secventa de reactie completa rezulta o noua generatie de dendrimeri.In zilele noastre dendrimerii sunt disponibili in comert. Dendritech (SUA) produce dendimeri PAMAM.Structura molecularaDendrimerii de generatii mai mici (0 , 1 si 2) au o forma foarte asimetrica si au mai multe structuri deschise comparativ cu dendrimerii de generatii mai mari. In timp ce lanturile de crestere din molecula de baza devin din ce in ce mai lungi si mai ramificate (de la a 4 a generatie in sus) dendrimerii adopta o structura globulara. Apoi acestia prezinta o structura densa si formeaza o membrana inchisa. Atunci cand un strat critic ramificat ajunge la dendrimeri acestia nu mai pot creste din cauza lipsei de spatiu. Acesta poarta numele de efectul explozie solara. Pentru dendrimerii PAMAM acest lucru se observa dupa a zecea generatie. Rata de reacie scade brusc si alte reacii ale grupurilor finale nu mai poate avea loc.

Figura 4. Reprezentarea unui dendrimer de generatia a patra.Copolimerii dendritici Copolimerii dendritici sunt un grup specific de dendrimeri. Sunt doua tipuri diferite de copolimeri (fig 5).Dendrimerii segment- bloc sunt construiti din segmente dendritice de diferite constitutii. Acestia sunt obtinuti prin atasarea de diferite pene la o singura molecula de baza polifunctionala. Dendrimerii strat- bloc sunt constituiti din sfere concentrice cu compozitie chimica diferita. Acesti dendrimeri sunt rezultatul dispunerii de straturi concentrice in jurul celulei centrale.

Figura 5. Copolimeri: A. Dendrimeri segment-bloc; B. Dendrimeri strat-bloc;Proprietati-Dendrimerii sunt macromolecule monodispersate , spre deosebire de polimerii liniari. Dendrimerii arata proprietati fizice si chmice imbunatatite semnificativ comparativ cu traditionalii polimeri liniari.-In solutie, lanturile liniare exista ca bobine flexibile, in schimb , dendrimerii formeaza o minge bine ambalata. Acest lucru are un mare impact asupra proprietatilor lor reologice.-Solutiile de dendrimeri au vascozitatea mai mica decat polimerii liniari.-Atunci cand masa moleculara a dendrimerilor creste , vascozitatea lor atinge valoarea maxima la a patra generatie si apoi incepe sa scada. Pentru polimerii clasici vascozitatea creste in acelasi timp cu masa moleculara.-Dendrimerii au unele proprietati unice datorita formei lor globulare si a prezentei cavitatilor interne.AplicatiiSunt mai mult de 60 de familii de dendrimeri , fiecare cu proprietati unice intrucat suprafata, interiorul si celula de baza pot fi adaptate pentru diferite tipuri de aplicatii.Multe dintre aplicatiile dendrimerilor sunt bazate pe uniformitatea lor moleculara neparalela , pe suprafata moleculara si pe prezenta cavitatilor interne. Aceste proprietati specifice fac dendrimerii potriviti pentru o varitate de tehnologii inalte incluzand aplO alta aplicatie o reprezinta dispozitivele nanobiologice pe baza de dendrimeri. Ele functioneaza ca agenti terapeutici functionalizati , si anume medicamente tinta.icatii biomedicale si industriale. Bibliografie

lcc-toulouse.fr/lcc/spip.php?article36Wikipediatreccani.it/enciclopedia/dendrimeri_%28Enciclopedia_della_Scienza_e_della_Tecnica%29/