Dendrímero

Dendrímero

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O macromoléculas sintéticas têm grande versatilidad e baixo custo, pelo que a indústria produz mais de 10,000 diferentes materiais para ser usados em diversos produtos. Isto graças ao avanço científico já que se chegou no ponto onde é factible desenhar uma macromolécula com propriedades químicas e físicas específicas para uma determinada aplicação. Na actualidade reconhecem-se basicamente quatro grandes classes de arquitecturas macromoleculares: linear, entrecruzada, ramificada e dendrimérica (Fig. A). Dentro da arquitectura dendrimérica encontram-se entre outros os polímeros hiper-ramificados e os dendrímeros

Um dendrímero é um macromolécula tridimensional de construção arborescente. Os dendrímeros fazem parte dos polímeros, mas sua diferença radica em que a distribuição das moléculas que constituem aos polímeros lineares é probabilística, enquanto no caso dos dendrímeros, se tem uma estrutura química precisa, onde os enlaces químicos entre os átomos podem ser descritos com exactidão. As macromoléculas dendriméricas apresentam uma forma de crescimento generacional, G0, G1, G2.

A introdução de ramificações a materiais poliméricos converteu-se em um tema de interesse e actividade em anos recentes (Fréchet, 1994). Este interesse deve-se ao desejo de manipular a estrutura básica para descobrir novas propriedades físicas, químicas e mecânicas. Os polímeros hiper-ramificados e os dendrímeros representam uma nova classe de moléculas com propriedades diferentes às lineares, e ocupam um campo aparte na área da química dos polímeros. Os polímeros hiper-ramificados e os dendrímeros caracterizam-se por ter um grande número de pontos de ramificação com numerosos grupos terminais, no entanto um polímero hiper-ramificado apresenta uma distribuição aleatória no tamanho das moléculas e em seu grau de ramificação, enquanto o dendrímero é uma macromolécula bem definida com uma ramificação perfeita. Esta diferença estrutural tem sua origem no facto de que os polímeros hiper-ramificados se preparam por uma polimerización de um monómero AB2 em um sozinho passo enquanto a macromolécula dendrimérica se prepara por métodos laboriosos empregando a síntese orgânica convencional (Tomalia, 1990).

Conteúdo 1 Propriedades 2 Síntese e Caracterizacion 3 Aplicações 4 Aplicação de dendrímeros como acarreadores de fármacos 4.1 A molécula é unida covalentemente à superfície do dendrímero 4.2 A molécula é encapsulada fisicamente dentro da estrutura dendrimérica 5 Referências

Propriedades

Entre as propriedades mais importantes dos dendrímeros, junto com seu polidispersidad próxima a 1, encontram-se as seguintes: a) Baixa temperatura de transição vítrea. b) Baixa viscosidade intrínseca. c) Alta solubilidad. d) Capacidade de formar sistemas tipo hóspede-anfitrião. Os dendrímeros têm a propriedade de formar complexos hóspede-anfitrião, onde a macromolécula dendrimérica é capaz de actuar como um sistema anfitrião que pode dar cabida a diferentes moléculas em número e tamanho (Cruz-Morais and Guadarrama, 2005).

Os sistemas hóspede-anfitrião baseiam-se no processo chamado reconhecimento molecular (Fig. B) que se define como segue: “É um processo que se define pela energia e a informação envolvida no enlace e selecção de sustratos por um receptor dado”. (Soto-Castro and Guadarrama, 2004).

Síntese e Caracterizacion

Os métodos sintéticos para a preparação de dendrímeros conhecem-se como métodos iterativos de síntese. Existem duas rotas sintéticas: convergente (Hawker, 1990) e divergente (Tomalia and Newcome, 1995).

No método convergente o dendrímero constrói-se acoplando entidades dendriméricas em um núcleo multifuncional (para dentro).

No método divergente, o dendrímero constrói-se do núcleo para a periferia partindo de um núcleo multifuncional. (Cruz and Guadarrama, 2004). Neste método o crescimento está restringido a verdadeiro limite de gerações já que, conforme aumenta o peso molecular, aumenta a funcionalidade na periferia e portanto a probabilidade de que se dêem imperfecciones na estrutura.

Existe uma grande quantidade de dendrímeros sintetizados a partir de ambos métodos: poliamidas (PAMAM), polipropil-1-amina (DAB-dendr-NH2), polieteres, poliesteres, polialcanos, polifenilenos, polifenilacetilenos, polisilanos, etc. (Tomalia, 1990).

A caracterização destas macromoléculas vai a encaminhada a obter informação como: estrutura química, peso molecular, distribuição de pesos moleculares, tamanho da macromolécula e forma entre outros dados.

As técnicas mais comuns que se empregam na caracterização de macromoléculas dendriméricas são as seguintes:

Técnicas comuns

a) Técnicas espectroscópicas como: RMN, FT-IR, UV visível, etc.

Técnicas sofisticadas

b) Técnicas de espetroscopía de massas: Electro Spray Ionization Mass Spectroscopy (ESI-MS e Matrix Assisted Laser Desolvation Ionization - Time of Flight Mass Spectroscopy (MALDI-TOF-MS).

c) Métodos de dispersión de luz: Small Angle X-Ray Scattering (SAXS) and Small Angle Neutron Scattering (SANS).

Aplicações

As principais aplicações e usos potenciais dos dendrímeros são: revestimento, agente activador de superfícies, catalizadores, modificador de viscosidade, sensor ao responder a estímulos (disolventes químicos e luz), termoplástico, novos materiais eléctricos, aplicação em medicina farmácia e agente descontaminante.

Aplicação de dendrímeros como acarreadores de fármacos.

A aplicação dos dendrímeros na medicina e química farmacêutica está a converter-se rapidamente em uma das áreas de maior interesse dos dendrímeros. Uma variedade de aplicações têm sido exploradas: Desenvolveu-se um novo método em provas cardíacas ( por DADE internacional Inc. USA.) onde as proteínas presentes em uma mostra de sangue se misturam com dendrímeros sobre uma superfície de vidro. Os resultados mostram se existe algum dano nas fibras musculares que conformam ao coração. Outra aplicação de soma importância é o uso de dendrímeros como agentes de contraste para ressonância magnética (Hawker & Fréchet, 1990) . As imagens por ressonância magnética são um método de fácil diagnóstico graças às imagens anatómicas de órgãos e copos sanguíneos. Outra aplicação não menos importante é quando os dendrímeros actuam como agentes de transfección (os chamados vetores), na terapia genética. Os vetores transferem os genes através da membrana celular até o núcleo. A estrutura bem definida, compacta globular, forma, tamanho, monodispersidad e funcionalidade na superfície fazem dos dendrímeros candidatos excelentes como acarreadores / liberadores de fármacos . O dendrímero conhecido como PAMAM (Dendritech Inc.) já tem sido aprovado como anfitrião de moléculas como o ibuprofeno(Lieh-Lai et a o, 2003) aspirina e o ácido 2,4 diclorofenoxiacético (Tomalia et a o, 1989)no laboratório ainda que também existe antecedente de que comercialmente se aplica como fornecimento de medicamentos controlados, medicamentos e agentes terapêuticos que são alojados nas cavidades do interior e na superfície dos dendrímeros para controlar a velocidade de libertação destes fármacos dentro do corpo humano (PAMAM Dendrimers).

A empresa australiana Starpharma (Starpharma) comercializa dendrímeros para aplicações farmacêuticas: um gel microbicida para prevenção do HIV e outras doenças de transmissão sexual na mulher, agentes chemoterapeúticos, dendrímeros que ataquem doenças respiratórias e doenças tropicais.

Os dendrímeros podem ser usados como agentes acarreadores / liberadores de fármacos em ao menos duas formas, como se menciona no seguinte apartado.

A molécula é unida covalentemente à superfície do dendrímero

Observa-se quando se acopla directamente o fármaco à superfície do dendrímero mediante enlaces covalentes. Devido aos numerosos grupos terminais que uma estrutura dendrimérica pode ter, a quantidade de fármacos que podem ser acarretados é grande, ainda que conquanto é verdadeiro isto também depende do tamanho do fármaco. Tem tido diversos estudos deste tipo de complexos, e demonstrou-se que apesar de que a maioria dos fármacos são hidrofóbicos quando estes são unidos ao dendrímero em seu interior hidrofóbico, seus grupos hidrofílicos na superfície dando como resultado um complexo soluble.

A molécula é encapsulada fisicamente dentro da estrutura dendrimérica

Os parámetros que devem se considerar para levar a cabo um sistema deste tipo são: as cavidades presentes no dendrímero e as interacções de tipo não covalentes; as primeiras com o objecto de ter espaço geométrico disponível para albergar ao fármaco e as segundas para manter unido o fármaco ao dendrímero sem que esta união seja demasiado forte e que baixo certas condições (pH, disolvente, etc.) possa-se levar a cabo sua libertação. Neste sentido tem tido numerosas investigações como a feita por Meijer (Janson et a o, 1994) e colaboradores que reportaram que certas moléculas hóspede ( Eg. Rosa de Bengala) podiam ser atrapadas fisicamente dentro da cavidade de um dendrímero de alta geração de poli (propilenimina) ; no entanto, sua libertação não era uma tarefa fácil. Por outro lado, Newcome reportou um sistema hóspede-anfitrião onde encontrou um maior domínio das interacções do tipo ponte de hidrógeno (Hobza & Müller-Dethlefs, 2000). É importante aclarar que as interacções não covalentes das que se comentou não podem existir separadas e ainda que normalmente uma delas predomina, o poder discernir o grau de contribuição da cada uma resulta complicado.

Referências

• Fréchet JMJ (1994). «[Expressão errónea: operador < inesperado Functional polymers and dendrimers: reactivity, molecular architecture, and interfacial energy]». Science 263. 

• Tomalia, DÁ; Naylor, AM; Goddard, WA; (1990). Angew, Chem. Int. Ed. Engl. 29. 

• Hawker, C; Fréchet (1990). «[Expressão errónea: operador < inesperado A new convergent approach to monodisperse dendritic molecules]». Journal of Chemical Society Communications. 

• Müller-Dethlefs, K; Hobza, P (2000). Chemical Reviews 100. 

• Kolhe, P at ao (2003). «[Expressão errónea: operador < inesperado Drug complexation, in vitro release and cellular entry of dendrimers and hyperbranched polymers]». Int J Parm 259. 

• Naylor, AM; Goddard, WA; Kiefer, GE; Tomalia, DÁ (1989). «[Expressão errónea: operador < inesperado Starburst dendrimers. Molecular Shape]». Journal of American Chemical Society 111 (6). 

• Dendritech, Inc.. «PAMAM Dendrimers». Consultado o 14 de Outubro de 2004.

• Starpharma. «Starpharma Innovations inNanomedicine ». Consultado o 28 de Agosto de 2009.

• Janson, JFGA; Brabander-vão dêem Berg, E ; Meijer, EW (1994). «[Expressão errónea: operador < inesperado Encapsulation of guest molecules into a dendritic box]». Science 266 (5188). 

• Rebek, J et ao (1996). Chemistry-A European Journal 2. 

• Tomalia, D et ao (1985). «[Expressão errónea: operador < inesperado A new class of polymers: starburst-dendritic macromolecules]». Polymer Journal 17 (1). 

• Newcome, G (1985). Journal of Organic Chemistry 50. 

• Soto-Castro, D & Guadarrama, P (2004). «[Expressão errónea: operador < inesperado Macrocyclic vs Dendrimeric effect. A DFT study.]». Journal of Computational Chemistry 25. 

• Cruz-Morais, JA & Guadarrama, P (2005). «[Expressão errónea: operador < inesperado Synthesis, characterization and computacional modeling of cyclen substituted with dendrimeric branches. Dendrimeric and macrocyclic moieties working together in a collective fashion.]». Journal of Molecular estruture 779. 

• Cruz, JA & Guadarrama, P (2004). «[Expressão errónea: operador < inesperado Dendrímeros: imitando à natureza.]». Materiais Avançados (Instituto de Materiais, UNAM) (3).