dendrìmero

sm. [dal greco déndron, albero+méros, parte] Tipo di polimero a struttura ramificata, tale da ricordare la parte superiore di un albero (la chioma privata delle foglie). La struttura dei dendrimeri, che si estende sulla scala nanometrica (tipicamente da 1 a 100 nm), li differenzia sia dai polimeri lineari, sia da quelli a struttura reticolata o cross-linked. Questi ultimi, costituiti da catene collegate tra loro attraverso ramificazioni, posseggono una struttura meno regolare, poco controllabile da parte dell'operatore durante la sintesi, e in cui il numero di ramificazioni è comunque limitato. Una caratteristica importante dei dendrimeri sta proprio nella possibilità di predeterminarne e controllarne le proprietà in sede di progettazione e di preparazione. È possibile, per esempio, controllare con precisione la massa molecolare del dendrimero. I polimeri sintetici tradizionali sono costituiti da macromolecole le cui masse molecolari appartengono a un intervallo più o meno ampio; sono cioè polidispersi. Nel caso dei dendrimeri è invece abituale l'ottenimento di campioni eccezionalmente monodispersi, nei quali cioè la grande maggioranza delle macromolecole possiede un'unica e definita massa molecolare. Altre caratteristiche dei dendrimeri che possono essere preselezionate orientando in modo opportuno la procedura di preparazione (a cominciare dalla scelta delle specie reagenti) sono la forma, la reattività e la solubilità (correlate ai gruppi di atomi esposti sulla superficie del dendrimero), le caratteristiche della parte interna della struttura e così via. Esistono due diverse procedure per sintetizzare un dendrimero. La prima è denominata divergente, la seconda, sviluppata successivamente nel tempo, convergente. Nella sintesi divergente si parte da una molecola polifunzionale (cioè contenente più di un gruppo reattivo), che viene fatta reagire con un'altra specie opportuna, in modo da formare le prime ramificazioni, dirette radialmente verso l'esterno. Partendo da quest'ultimo prodotto la reazione viene ripetuta iterativamente per varie volte, cosicché la struttura si accresce gradualmente in dimensione (la struttura aggiunta in ciascuno stadio è detta generazione). Al procedere dell'accrescimento, il numero di ramificazioni aumenta rapidamente. Al termine del processo di sintesi, il dendrimero possiede una massa molecolare dell'ordine di parecchie migliaia o decine di migliaia. Questa strategia di preparazione si chiama divergente perché procede verso l'esterno, partendo dal nocciolo del dendrimero e accrescendo la struttura radialmente verso la periferia. Con questo metodo sono stati sintetizzati, per esempio, i dendrimeri detti PAMAM (PoliAMmidoAMmine). Nella sintesi convergente si segue il percorso inverso, muovendosi dalla periferia verso il nocciolo del dendrimero. La sintesi parte cioè dai frammenti che costituiranno le ramificazioni più esterne del polimero, cui vengono aggiunti via via frammenti dotati di un grado di ramificazione minore, fino ad aggiungere, alla fine, il nocciolo. La procedura divergente permette in genere di ottenere dendrimeri maggiormente puri, diminuendo la probabilità dell'insorgere di reazioni parallele non volute, che porterebbero a una serie di prodotti polimerici con strutture differenti. Le due strategie sintetiche vengono talvolta usate congiuntamente per costruire particolari architetture dendrimeriche. L'interesse per i dendrimeri deriva in parte dalle possibili applicazioni tecnologiche che essi possono consentire, correlate alle loro caratteristiche peculiari. Un primo settore nel quale i dendrimeri possono trovare applicazione è quello medico-farmacologico. La presenza di un elevato numero di gruppi chimici funzionali densamente distribuiti sul dendrimero permette a quest'ultimo di legarsi con particolare facilità a determinati substrati. Per esempio, sono stati sintetizzati vari dendrimeri costituiti da un nocciolo amminoacidico cui sono legate, in struttura dendritica, un certo numero di molecole di zuccheri o di loro derivati (glicodendrimeri). Alcuni di questi dendrimeri hanno mostrato di possedere forte affinità di legame per le lectine. Sono stati inoltre sperimentati con successo anticorpi costituiti da dendrimeri peptidici. I PAMAM si sono dimostrati utili per il trasferimento di biomolecole (in particolare acidi nucleici) in vari tipi di cellule di Mammiferi. Infine, PAMAM opportunamente modificati in modo da renderli adatti a complessare lo ione gadolinio sono stati impiegati come agenti di contrasto in tecniche di imaging per risonanza magnetica. Un altro settore in cui i dendrimeri possono trovare utile impiego è quello della catalisi. È infatti possibile preparare dendrimeri che contengono uno o più siti attivi o in corrispondenza del nocciolo interno o alla periferia della struttura (sulla superficie). Per esempio, un polietere a struttura dendritica avente sulla superficie 36 ioni ammonio quaternari accelera la reazione di decarbossilazione del 6-nitrobenzoisossazolo-3-carbossilato. Tale effetto è correlato alla formazione di elevate concentrazioni locali di reagente, le cui molecole si legano al dendrimero mediante legami idrogeno e interazioni idrofobiche.