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dendrímero

Dendrímero y dendrón

Los dendrímeros son moléculas poliméricas ramificadas y altamente ordenadas . [1] [2] Los términos sinónimos de dendrímero incluyen arboroles y moléculas en cascada . Normalmente, los dendrímeros son simétricos con respecto al núcleo y, a menudo, adoptan una morfología tridimensional esférica. La palabra dendron también se encuentra con frecuencia. Un dendrón generalmente contiene un único grupo químicamente direccionable llamado punto focal o núcleo. La diferencia entre dendrones y dendrímeros se ilustra en la figura superior, pero los términos normalmente se encuentran indistintamente. [3]

Definición de la IUPAC

Dendrímero Sustancia compuesta de moléculas de dendrímero idénticas.

Molécula de dendrímero

Molécula formada por uno o más dendrones que emanan de una única unidad constitucional.

dendrón

Parte de una molécula con una sola valencia libre, que comprende unidades repetitivas constitucionales exclusivamente dendríticas y terminales y en la que cada camino desde la valencia libre hasta cualquier grupo terminal comprende el mismo número de unidades repetitivas constitucionales. Nota 1: A los efectos de determinar la naturaleza de las unidades constitucionales repetidas, la valencia libre se trata como una conexión a una CRU. Nota 2: Una molécula de dendrímero que comprende solo un dendrón a veces se denomina dendrón, monodendrón o dendrón funcionalizado. No es aceptable el uso de los términos «dendron» o «monodendron» en el sentido de molécula o sustancia. Nota 3: En un dendron, los macrociclos de unidades constitucionales están ausentes. [4]

Estructura cristalina de un dendrímero de polifenileno de primera generación informada por Müllen et al [5]
Un dendrímero "cianoestrella" de primera generación y su imagen STM [6]

Los primeros dendrímeros fueron fabricados mediante enfoques de síntesis divergentes por Fritz Vögtle en 1978, [7] RG Denkewalter en Allied Corporation en 1981, [8] [9] Donald Tomalia en Dow Chemical en 1983 [10] y en 1985, [11] [ 12] y por George R. Newkome en 1985. [13] En 1990, Craig Hawker y Jean Fréchet introdujeron un enfoque sintético convergente . [14] La popularidad de los dendrímeros aumentó considerablemente, lo que dio lugar a más de 5.000 artículos científicos y patentes en el año 2005.

Propiedades

Las moléculas dendríticas se caracterizan por la perfección estructural. Los dendrímeros y dendrones son compuestos esféricos monodispersos y normalmente muy simétricos . El campo de las moléculas dendríticas se puede dividir a grandes rasgos en especies de bajo peso molecular y de alto peso molecular. La primera categoría incluye dendrímeros y dendrones, y la última incluye polímeros dendronizados , polímeros hiperramificados y el cepillo de polímero .

Las propiedades de los dendrímeros están dominadas por los grupos funcionales de la superficie molecular , sin embargo, existen ejemplos de dendrímeros con funcionalidad interna. [15] [16] [17] La ​​encapsulación dendrítica de moléculas funcionales permite el aislamiento del sitio activo, una estructura que imita la de los sitios activos en los biomateriales. [18] [19] [20] Además, es posible hacer que los dendrímeros sean solubles en agua, a diferencia de la mayoría de los polímeros , funcionalizando su capa exterior con especies cargadas u otros grupos hidrófilos . Otras propiedades controlables de los dendrímeros incluyen toxicidad , cristalinidad , formación de tectodendrímeros y quiralidad . [3]

Los dendrímeros también se clasifican por generación, que se refiere al número de ciclos de ramificación repetidos que se realizan durante su síntesis. Por ejemplo, si un dendrímero se elabora mediante síntesis convergente (ver más abajo) y las reacciones de ramificación se realizan en la molécula central tres veces, el dendrímero resultante se considera un dendrímero de tercera generación. Cada generación sucesiva da como resultado un dendrímero aproximadamente el doble del peso molecular de la generación anterior. Los dendrímeros de mayor generación también tienen grupos funcionales más expuestos en la superficie, que luego pueden usarse para personalizar el dendrímero para una aplicación determinada. [21] Los dendrímeros pueden tener un único grupo funcional en la superficie o pueden modificarse para permitir múltiples grupos funcionales en la superficie. [22]

Síntesis

Síntesis de arborol de segunda generación.

Uno de los primeros dendrímeros, el dendrímero de Newkome, fue sintetizado en 1985. Esta macromolécula también se conoce comúnmente con el nombre de arborol. La figura describe el mecanismo de las dos primeras generaciones de arborol a través de una ruta divergente (que se analiza a continuación). La síntesis se inicia mediante la sustitución nucleofílica de 1-bromopentano por metanotricarboxilato de trietilo sodio en dimetilformamida y benceno . Luego, los grupos éster se redujeron mediante hidruro de litio y aluminio a un triol en una etapa de desprotección . La activación de los extremos de la cadena se logró convirtiendo los grupos alcohol en grupos tosilato con cloruro de tosilo y piridina . El grupo tosilo luego sirvió como grupo saliente en otra reacción con el tricarboxilato, formando la segunda generación. Una mayor repetición de los dos pasos conduce a generaciones más altas de arborol. [13]

La poliamidoamina , o PAMAM, es quizás el dendrímero más conocido. El núcleo de PAMAM es una diamina (comúnmente etilendiamina ), que se hace reaccionar con acrilato de metilo y luego con otra etilendiamina para producir el PAMAM de generación 0 (G-0). Las reacciones sucesivas crean generaciones superiores, que tienden a tener propiedades diferentes. Se puede considerar que las generaciones inferiores son moléculas flexibles sin regiones internas apreciables, mientras que las de tamaño mediano (G-3 o G-4) tienen un espacio interno que está esencialmente separado de la capa externa del dendrímero. Se puede pensar que los dendrímeros muy grandes (G-7 y mayores) se parecen más a partículas sólidas con superficies muy densas debido a la estructura de su capa exterior. El grupo funcional en la superficie de los dendrímeros PAMAM es ideal para la química de clic , lo que da lugar a muchas aplicaciones potenciales. [23]

Se puede considerar que los dendrímeros tienen tres porciones principales: un núcleo, una capa interna y una capa externa. Idealmente, se puede sintetizar un dendrímero para que tenga una funcionalidad diferente en cada una de estas porciones para controlar propiedades como la solubilidad, la estabilidad térmica y la unión de compuestos para aplicaciones particulares. Los procesos sintéticos también pueden controlar con precisión el tamaño y la cantidad de ramas del dendrímero. Hay dos métodos definidos de síntesis de dendrímeros, síntesis divergente y síntesis convergente . Sin embargo, debido a que las reacciones reales constan de muchos pasos necesarios para proteger el sitio activo , es difícil sintetizar dendrímeros utilizando cualquiera de los métodos. Esto hace que los dendrímeros sean difíciles de fabricar y muy costosos de adquirir. En este momento, sólo hay unas pocas empresas que venden dendrímeros; Polymer Factory Suecia AB [24] comercializa dendrímeros bis-MPA biocompatibles y Dendritech [25] es el único productor a escala de kilogramos de dendrímeros PAMAM. NanoSynthons, LLC [26] de Mount Pleasant, Michigan, EE. UU. produce dendrímeros PAMAM y otros dendrímeros patentados.

Métodos divergentes

Esquema de síntesis divergente de dendrímeros.

El dendrímero se ensambla a partir de un núcleo multifuncional, que se extiende hacia afuera mediante una serie de reacciones, comúnmente una reacción de Michael . Cada paso de la reacción debe completarse por completo para evitar errores en el dendrímero, lo que puede provocar generaciones retrasadas (algunas ramas son más cortas que otras). Estas impurezas pueden afectar la funcionalidad y la simetría del dendrímero, pero son extremadamente difíciles de purificar porque la diferencia de tamaño relativo entre los dendrímeros perfectos e imperfectos es muy pequeña. [21]

Métodos convergentes

Esquema de síntesis convergente de dendrímeros.

Los dendrímeros se construyen a partir de pequeñas moléculas que terminan en la superficie de la esfera, y las reacciones avanzan hacia adentro y finalmente se unen a un núcleo. Este método facilita mucho la eliminación de impurezas y ramas más cortas en el camino, de modo que el dendrímero final queda más monodisperso. Sin embargo, los dendrímeros fabricados de esta manera no son tan grandes como los fabricados con métodos divergentes porque el hacinamiento debido a los efectos estéricos a lo largo del núcleo es limitante. [21]

Haga clic en química

Reacción del dendrímero Diels-Alder . [27]

Los dendrímeros se han preparado mediante química clic , empleando reacciones de Diels-Alder , [28] reacciones de tiol-eno y tiol-ino [29] y reacciones de azida-alquino . [30] [31] [32]

Hay amplias vías que se pueden abrir explorando esta química en la síntesis de dendrímeros.

Aplicaciones

Las aplicaciones de los dendrímeros normalmente implican la conjugación de otras especies químicas a la superficie del dendrímero que pueden funcionar como agentes de detección (como una molécula de tinte ), ligandos de afinidad , componentes de direccionamiento, radioligandos , agentes de formación de imágenes o compuestos farmacéuticamente activos . Los dendrímeros tienen un gran potencial para estas aplicaciones porque su estructura puede dar lugar a sistemas multivalentes . En otras palabras, una molécula de dendrímero tiene cientos de sitios posibles para acoplarse a una especie activa. Los investigadores se propusieron utilizar los entornos hidrófobos de los medios dendríticos para llevar a cabo reacciones fotoquímicas que generen los productos que se cuestionan sintéticamente. Se sintetizaron ácido carboxílico y dendrímeros solubles en agua terminados en fenol para establecer su utilidad en la administración de fármacos y en la realización de reacciones químicas en sus interiores. [33] Esto podría permitir a los investigadores unir tanto las moléculas objetivo como las moléculas de fármacos al mismo dendrímero, lo que podría reducir los efectos secundarios negativos de los medicamentos en las células sanas. [23]

También se pueden utilizar dendrímeros como agente solubilizante. Desde su introducción a mediados de la década de 1980, esta novedosa clase de arquitectura dendrímera ha sido una de las principales candidatas para la química huésped-huésped . [34] Se ha demostrado que los dendrímeros con núcleo hidrófobo y periferia hidrófila exhiben un comportamiento similar a una micela y tienen propiedades de contenedor en solución. [35] Newkome propuso el uso de dendrímeros como micelas unimoleculares en 1985. [36] Esta analogía destacó la utilidad de los dendrímeros como agentes solubilizantes. [37] La ​​mayoría de los medicamentos disponibles en la industria farmacéutica son de naturaleza hidrófoba y esta propiedad en particular crea importantes problemas de formulación. Este inconveniente de los fármacos puede mejorarse mediante andamios dendrímeros, que pueden usarse para encapsular y solubilizar los fármacos debido a la capacidad de dichos andamios para participar en extensos enlaces de hidrógeno con agua. [38] [39] [40] [41] [42] [43] Los laboratorios de dendrímeros están tratando de manipular el rasgo solubilizador del dendrímero, para explorar los dendrímeros para la administración de fármacos [44] [45] y apuntar a portadores específicos. [46] [47] [48]

Para que los dendrímeros puedan utilizarse en aplicaciones farmacéuticas, deben superar los obstáculos reglamentarios necesarios para llegar al mercado. Un andamio de dendrímero diseñado para lograr esto es el dendrímero de polietoxietilglicinamida (PEE-G). [49] [50] Este andamio de dendrímero ha sido diseñado y ha demostrado tener alta pureza por HPLC , estabilidad, solubilidad acuosa y baja toxicidad inherente.

Entrega de medicamentos

Esquema de un dendrímero PAMAM G-5 conjugado tanto con una molécula de tinte como con una cadena de ADN.

Los enfoques para entregar productos naturales inalterados utilizando soportes poliméricos son de gran interés. Se han explorado los dendrímeros para la encapsulación de compuestos hidrofóbicos y para la administración de fármacos anticancerígenos. Las características físicas de los dendrímeros, incluida su monodispersidad, solubilidad en agua, capacidad de encapsulación y gran cantidad de grupos periféricos funcionalizables, hacen que estas macromoléculas sean candidatas apropiadas para vehículos de administración de fármacos.

Papel de las modificaciones químicas del dendrímero en la administración de fármacos.

Los dendrímeros son dispositivos de administración de fármacos particularmente versátiles debido a la amplia gama de modificaciones químicas que se pueden realizar para aumentar la idoneidad in vivo y permitir la administración de fármacos dirigida a un sitio específico.

La unión del fármaco al dendrímero se puede lograr mediante (1) una unión covalente o conjugación a la superficie externa del dendrímero formando un profármaco dendrímero, (2) coordinación iónica con grupos funcionales externos cargados, o (3) encapsulación tipo micela de un "fármaco a través de un ensamblaje supramolecular dendrímero-fármaco" . [51] [52] En el caso de una estructura de profármaco dendrímero, la unión de un fármaco a un dendrímero puede ser directa o mediada por un conector dependiendo de la cinética de liberación deseada. Dicho conector puede ser sensible al pH, catalizado por enzimas o un puente disulfuro. La amplia gama de grupos funcionales terminales disponibles para los dendrímeros permite muchos tipos diferentes de químicas de enlazadores, lo que proporciona otro componente ajustable en el sistema. Los parámetros clave a considerar para la química del conector son (1) el mecanismo de liberación al llegar al sitio objetivo, ya sea dentro de la célula o en un determinado sistema de órganos, (2) el espaciado fármaco-dendrímero para evitar que los fármacos lipófilos se doblen en el dendrímero y (3) degradabilidad del enlazador y modificaciones de trazas posteriores a la liberación de los medicamentos. [53] [54]

El polietilenglicol (PEG) es una modificación común de los dendrímeros para modificar su carga superficial y su tiempo de circulación. La carga superficial puede influir en las interacciones de los dendrímeros con sistemas biológicos, como los dendrímeros modificados con amina terminal que tienen propensión a interactuar con membranas celulares con carga aniónica. Ciertos estudios in vivo han demostrado que los dendrímeros policatiónicos son citotóxicos a través de la permeabilización de la membrana, un fenómeno que podría mitigarse parcialmente mediante la adición de tapas de PEGilación en los grupos amina, lo que resulta en una menor citotoxicidad y una menor hemólisis de los glóbulos rojos. [55] [56] Además, los estudios han encontrado que la PEGilación de dendrímeros da como resultado una mayor carga de fármaco, una liberación más lenta del fármaco, tiempos de circulación más prolongados in vivo y una menor toxicidad en comparación con sus homólogos sin modificaciones de PEG. [57] [56]

Se han utilizado numerosos restos de direccionamiento para modificar la biodistribución del dendrímero y permitir el direccionamiento a órganos específicos. Por ejemplo, los receptores de folato se sobreexpresan en las células tumorales y, por lo tanto, son objetivos prometedores para la administración localizada de fármacos quimioterapéuticos . Se ha demostrado que la conjugación de ácido fólico con dendrímeros PAMAM aumenta la focalización y disminuye la toxicidad fuera del objetivo mientras mantiene la citotoxicidad en el objetivo de quimioterapéuticos como el metotrexato , en modelos de cáncer en ratones. [57] [58]

La orientación de los dendrímeros a objetivos celulares mediada por anticuerpos también se ha mostrado prometedora para la administración dirigida de fármacos. Como los receptores del factor de crecimiento epidérmico (EGFR) a menudo se sobreexpresan en los tumores cerebrales, los EGFR son un objetivo conveniente para la administración de fármacos en un sitio específico. La administración de boro a las células cancerosas es importante para una terapia de captura de neutrones eficaz, un tratamiento contra el cáncer que requiere una gran concentración de boro en las células cancerosas y una baja concentración en las células sanas. Se utilizó en ratas un dendrímero boro conjugado con un fármaco de anticuerpo monoclonal dirigido a los EGFR para administrar con éxito boro a las células cancerosas . [59]

La modificación de los dendrímeros de nanopartículas con péptidos también ha tenido éxito en la destrucción dirigida de células cancerosas colorrectales ( HCT-116 ) en un escenario de cocultivo. Los péptidos dirigidos se pueden utilizar para lograr una administración específica de un sitio o de una célula, y se ha demostrado que estos péptidos aumentan la especificidad de dirección cuando se combinan con dendrímeros. Específicamente, YIGSR-CMCht/PAMAM cargado con gemcitabina, un tipo único de nanopartícula de dendrímero, induce una mortalidad específica en estas células cancerosas. Esto se realiza mediante la interacción selectiva del dendrímero con los receptores de laminina . En el futuro se podrán emplear dendrímeros peptídicos para atacar con precisión las células cancerosas y administrar agentes quimioterapéuticos. [60]

El mecanismo de absorción celular de los dendrímeros también se puede ajustar mediante modificaciones químicas de orientación. El dendrímero PAMAM-G4 no modificado se absorbe en la microglía activada mediante endocitosis en fase fluida. Por el contrario, la modificación con manosa de los dendrímeros hidroxilo PAMAM-G4 fue capaz de cambiar el mecanismo de internalización a la endocitosis mediada por el receptor de manosa (CD206). Además, la modificación de manosa pudo cambiar la biodistribución en el resto del cuerpo de los conejos. [61]

Farmacocinética y farmacodinamia.

Los dendrímeros tienen el potencial de cambiar completamente los perfiles farmacocinéticos y farmacodinámicos (PK/PD) de un fármaco. Como portadores, la PK/PD ya no está determinada por el fármaco en sí sino por la localización del dendrímero, la liberación del fármaco y la excreción del dendrímero. Las propiedades de ADME son muy ajustables variando el tamaño, la estructura y las características de la superficie del dendrímero. Mientras que los dendrímeros G9 se biodistribuyen mucho en el hígado y el bazo, los dendrímeros G6 tienden a biodistribuirse más ampliamente. A medida que aumenta el peso molecular, el aclaramiento urinario y plasmático disminuyen, mientras que aumenta la vida media terminal. [55]

Rutas de entrega

Para aumentar el cumplimiento del paciente con el tratamiento prescrito, a menudo se prefiere la administración de medicamentos por vía oral a otras vías de administración de medicamentos. Sin embargo, la biodisponibilidad oral de muchos fármacos tiende a ser muy baja. Los dendrímeros se pueden utilizar para aumentar la solubilidad y estabilidad de los fármacos administrados por vía oral y aumentar la penetración del fármaco a través de la membrana intestinal. [62] La biodisponibilidad de los dendrímeros PAMAM conjugados con un quimioterapéutico se ha estudiado en ratones; Se descubrió que alrededor del 9 % del dendrímero administrado por vía oral se encontraba intacto en la circulación y que se producía una degradación mínima del dendrímero en el intestino. [63]

La administración intravenosa de dendrímeros se muestra prometedora como vectores genéticos para administrar genes a varios órganos del cuerpo, e incluso a tumores. Un estudio encontró que mediante inyección intravenosa, una combinación de dendrímeros de PPI y complejos genéticos daba como resultado la expresión genética en el hígado, y otro estudio mostró que una inyección similar hizo retroceder el crecimiento de tumores en los animales observados. [64] [65]

El principal obstáculo para la administración transdérmica de fármacos es la epidermis. Los medicamentos hidrofóbicos tienen dificultades para penetrar la capa de la piel, ya que se dividen en gran medida en los aceites de la piel. Recientemente, los dendrímeros PAMAM se han utilizado como vehículos de administración de AINE para aumentar la hidrofilia, permitiendo una mayor penetración del fármaco. [66] Estas modificaciones actúan como potenciadores transdérmicos poliméricos que permiten que los fármacos penetren más fácilmente la barrera cutánea.

Los dendrímeros también pueden actuar como nuevos vehículos oftálmicos para la administración de fármacos, que son diferentes de los polímeros utilizados actualmente para este fin. Un estudio realizado por Vanndamme y Bobeck utilizó dendrímeros PAMAM como vehículos de administración oftálmica en conejos para dos fármacos modelo y midió el tiempo de residencia ocular de esta administración para que fuera comparable y, en algunos casos, mayor que los polímeros bioadhesivos actuales utilizados en la administración ocular. [67] Este resultado indica que los fármacos administrados eran más activos y tenían una mayor biodisponibilidad cuando se administraban a través de dendrímeros que sus homólogos de fármacos libres. Además, se han utilizado hidrogeles de dendrímero- ácido hialurónico fotocurables que liberan fármacos como suturas corneales aplicadas directamente al ojo. Estas suturas de hidrogel han demostrado eficacia como dispositivo médico en modelos de conejos que superan a las suturas tradicionales y minimizan las cicatrices corneales. [68]

Entrega de medicamentos al cerebro

La administración de fármacos con dendrímeros también se ha mostrado muy prometedora como solución potencial para muchos problemas de administración de fármacos tradicionalmente difíciles. En el caso de la administración de fármacos al cerebro, los dendrímeros pueden aprovechar el efecto EPR y el deterioro de la barrera hematoencefálica (BHE) para cruzar la BBB de manera efectiva in vivo. Por ejemplo, los dendrímeros PAMAM terminados en hidroxilo poseen una capacidad intrínseca de direccionamiento a los macrófagos inflamados en el cerebro, verificada utilizando dendrímeros de generación neutra marcados con fluorescencia en un modelo de parálisis cerebral en conejos . [69] Esta focalización intrínseca ha permitido la administración de fármacos en una variedad de condiciones, que van desde parálisis cerebral y otros trastornos neuroinflamatorios hasta lesión cerebral traumática y paro circulatorio hipotérmico, en una variedad de modelos animales que van desde ratones y conejos hasta caninos. [70] [71] [72] La absorción de dendrímero en el cerebro se correlaciona con la gravedad de la inflamación y el deterioro de la BHE y se cree que el deterioro de la BHE es el factor clave que permite la penetración del dendrímero. [73] [69] La localización está muy sesgada hacia la microglía activada . La N-acetilcisteína conjugada con dendrímero ha demostrado eficacia in vivo como antiinflamatorio en dosis más de 1000 veces más bajas que el fármaco libre, revirtiendo el fenotipo de la parálisis cerebral, el síndrome de Rett , la degeneración macular y otras enfermedades inflamatorias. [69]

Ensayos clínicos

Starpharma, una empresa farmacéutica australiana, tiene varios productos que ya han sido aprobados para su uso o se encuentran en la fase de ensayo clínico. SPL7013, también conocido como astodrimero sódico, es un polímero hiperramificado utilizado en la línea de productos farmacéuticos VivaGel de Starpharma que actualmente está aprobado para tratar la vaginosis bacteriana y prevenir la propagación del VIH, el VPH y el VHS en Europa, el sudeste asiático, Japón, Canadá y Australia. . Debido a la amplia acción antiviral de SPL7013, la empresa lo ha probado recientemente como un fármaco potencial para tratar el SARS-CoV-2. La compañía afirma que los estudios preliminares in vitro muestran una alta eficacia para prevenir la infección por SARS-CoV-2 en las células. [74]

Entrega y transfección de genes.

La capacidad de entregar fragmentos de ADN a las partes necesarias de una célula implica muchos desafíos. Se están realizando investigaciones actuales para encontrar formas de utilizar dendrímeros para transportar genes a las células sin dañar ni desactivar el ADN. Para mantener la actividad del ADN durante la deshidratación, los complejos dendrímero/ADN se encapsularon en un polímero soluble en agua y luego se depositaron o intercalaron en películas de polímero funcionales con una rápida tasa de degradación para mediar en la transfección de genes . Basado en este método, se utilizaron complejos de dendrímero/ADN PAMAM para encapsular películas de polímero biodegradables funcionales para la administración de genes mediada por sustrato. La investigación ha demostrado que el polímero funcional de rápida degradación tiene un gran potencial para la transfección localizada. [75] [76] [77]

Sensores

Los dendrímeros tienen aplicaciones potenciales en sensores . Los sistemas estudiados incluyen sensores de protones o pH que utilizan compuestos dendrímeros de poli(propilenimina), [78] sulfuro de cadmio/polipropilenimina tetrahexacontaamina para detectar la extinción de señales de fluorescencia , [79] y dendrímeros de poli(propilenamina) de primera y segunda generación para la fotodetección de cationes metálicos [80 ] Entre otros. La investigación en este campo es amplia y está en curso debido al potencial de múltiples sitios de detección y unión en estructuras dendríticas.

Nanopartículas

Los dendrímeros también se utilizan en la síntesis de nanopartículas metálicas monodispersas . Los dendrímeros de poliamidoamida o PAMAM se utilizan por sus grupos amina terciaria en los puntos de ramificación dentro del dendrímero. Los iones metálicos se introducen en una solución acuosa de dendrímero y los iones metálicos forman un complejo con el par solitario de electrones presente en las aminas terciarias. Después de la complejación, los iones se reducen a sus estados cerovalentes para formar una nanopartícula que se encapsula dentro del dendrímero. Estas nanopartículas tienen un ancho de entre 1,5 y 10 nanómetros y se denominan nanopartículas encapsuladas en dendrímero . [81]

Otras aplicaciones

Dado el uso generalizado de pesticidas, herbicidas e insecticidas en la agricultura moderna, las empresas también están utilizando dendrímeros para ayudar a mejorar la entrega de agroquímicos para permitir un crecimiento más saludable de las plantas y ayudar a combatir las enfermedades de las plantas. [82]

También se están investigando los dendrímeros para su uso como sustitutos de la sangre . Su masa estérica que rodea un centro hemo -mimético ralentiza significativamente la degradación en comparación con el hemo libre [83] [84] y previene la citotoxicidad exhibida por el hemo libre. El polímero dendrítico funcional poliamidoamina (PAMAM) se utiliza para preparar la estructura del núcleo y la cubierta, es decir, microcápsulas, y se utiliza en la formulación de recubrimientos autorreparantes de origen convencional [85] y renovable. [86]

Recientemente se han implementado diferentes generaciones de dendrímeros de poliamidoamina como contactos selectivos en dispositivos fotovoltaicos. [87]

Entrega de medicamentos

Los dendrímeros en los sistemas de administración de fármacos son un ejemplo de diversas interacciones entre huésped y huésped. La interacción entre el huésped y el huésped, el dendrímero y el fármaco, respectivamente, puede ser hidrofóbica o covalente. La interacción hidrofóbica entre el anfitrión y el huésped se considera "encapsulada", mientras que las interacciones covalentes se consideran conjugadas. Se ha demostrado que el uso de dendrímeros en medicina mejora la administración de fármacos al aumentar la solubilidad y biodisponibilidad del fármaco. En conjunto, los dendrímeros pueden aumentar tanto la captación celular como la capacidad de direccionamiento y disminuir la resistencia a los medicamentos. [88]

La solubilidad de varios fármacos antiinflamatorios no esteroideos (AINE) aumenta cuando se encapsulan en dendrímeros PAMAM. [89] Este estudio muestra que la mejora de la solubilidad de los AINE se debe a las interacciones electrostáticas entre los grupos amina de la superficie en PAMAM y los grupos carboxilo que se encuentran en los AINE. Contribuyen al aumento de la solubilidad las interacciones hidrofóbicas entre los grupos aromáticos de los fármacos y las cavidades interiores del dendrímero. [90] Cuando un fármaco se encapsula dentro de un dendrímero, sus propiedades físicas y fisiológicas permanecen inalteradas, incluidas la inespecificidad y la toxicidad. Sin embargo, cuando el dendrímero y el fármaco se unen covalentemente, se pueden utilizar para apuntar a tejidos específicos y controlar las tasas de liberación. [91] La conjugación covalente de múltiples fármacos en las superficies del dendrímero puede plantear un problema de insolubilidad. [91] [92]

Este principio también se está estudiando para su aplicación en el tratamiento del cáncer. Varios grupos han encapsulado medicamentos contra el cáncer como: camptotecina , metotrexato y doxorrubicina . Los resultados de estas investigaciones han demostrado que los dendrímeros tienen una mayor solubilidad acuosa, una velocidad de liberación más lenta y posiblemente controlan la citotoxicidad de los fármacos. [88] El cisplatino se ha conjugado con dendrímeros PAMAM que produjeron los mismos resultados farmacológicos mencionados anteriormente, pero la conjugación también ayudó a acumular cisplatino en tumores sólidos en administración intravenosa. [93]

Ver también

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con los dendrímeros .

Referencias

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