Nghiên cứu tổng hợp vật liệu polymer dendritic có cấu trúc nano

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, một số ngành cũng phát triển theo nhằm đáp ứng nhu cầu cuộc sống, đặc biệt là ngành hóa học. Những sản phẩm tạo ra từ hợp chất thiên nhiên tuy không hoặc ít có tác dụng phụ đến sức khỏe con người và môi trường nhưng nếu sử dụng lâu dài thì nguồn tài nguyên đó sẽ cạn kiệt, hơn nữa tài nguyên thiên nhiên là có hạn trong khi nhu cầu của con người là vô hạn. Vì thế, hóa học tổng hợp từ chất vô cơ, hữu cơ càng được quan tâm để tạo ra sản phẩm ứng dụng trong các lĩnh vực: y học, dược học, nông nghiệp... Hiện nay, chúng ta đang sống trong thời đại polymer. Trong nhiều lĩnh vực như vật liệu, nếu trước đây người ta dùng gỗ để làm các vật dụng trong gia đình thì ngay nay chúng được thay thế bằng những vật liệu polymer tổng hợp với chất lượng và giá cả phù hợp đồng thời đảm bảo được yếu tố môi trường. Bên cạnh đó, lĩnh vực được xem là rất nhạy cảm với con người như y dược hay công nghệ sinh học thì polymer đã có những bước thử nghiệm ban đầu và đã đạt được một số thành công nhất định, đánh dấu một bước phát triển mới trong kỹ thuật. Polymer dendritic hay còn gọi là dendrimer là một loại polymer có cấu trúc hình cầu với nhiều nhánh, như những tán là xum xuê của cây cổ thụ với những khoảng trống bên trong, hứa hẹn nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như y học (chất mang ở cấp độ nano cho liệu pháp trị ung thư), công nghệ sinh học (liệu pháp gene)… và đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu và phát triển, tạo ra những bước đột phá và được đánh giá là một trong những ngành phát triển nhất trong kĩ thuật. Gần đây, hàng loạt các bài báo viết về quá trình tổng hợp cũng như những ứng dụng của dendrimer cho thấy sự phát triển không ngừng về lĩnh vực này. Do vậy, nghiên cứu tổng hợp dendrimer trong điều kiện Việt Nam là cần thiết. I TỔNG QUAN Hóa học polymer và kỹ thuật sản xuất chúng đã có từ lâu đời trên nền tảng chính là sản xuất ra polymer mạch thẳng và nhánh, chúng đã thể hiện vai trò là vật liệu quan trọng trong sản xuất và đời sống. Phân tử polymer có kích thước lớn, cấu tạo mạch thẳng chỉ chứa một vài nhánh nhỏ hơn hoặc có thể là nhánh lớn được xắp xếp một cách ngẫu nhiên. Trong hai thập niên qua người ta nghiên cứu và tìm thấy một loại vật liệu polymer mới có những tính chất khác biệt so với các polymer cao phân tử mạch nhánh và thẳng thông thường. Một trong những phát hiện đó là dendritic polymer. Và đây được coi là một thành công trong lĩnh vực vật liệu polymer.

A- THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

1 Tên đề tài: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu polymer dendritic có cấu trúc

nano.

2 Thuộc hướng: Khoa học vật liệu

3 Thời gian thực hiện: Từ tháng 1/2008 đến tháng 12/2009.

4 Cấp quản lý: Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

5 Kinh phí:

Trong đó, từ ngân sách SNKH: 300 triệu đồng

6 Thuộc chương trình (nếu có):

7 Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Cửu Khoa

Điện thoại: 08-38225035 Fax: 08-38293889

8 Đơn vị chủ trì đề tài: Viện Công Nghệ Hóa Học

Điện thoại: 08-38293889 Fax: 08-38293889

- Xác định thành phần liên kết, cấu trúc của dendrimer

- Xác định kích thước của hạt dendrimer

- Xác định độ phân tán của hạt dendrimer

- Xác định trọng lượng phân tử các hợp chất đã tổng hợp

Năm 2009:

- Tổng hợp dendritic polyether 3 thế hệ của trimethylolpropane và củadimethylolpropionic acid

- Xác định thành phần liên kết, cấu trúc của dendrimer

- Xác định kích thước của hạt dendrimer

- Xác định độ phân tán của hạt dendrimer

- Xác định trọng lượng phân tử các hợp chất đã tổng hợp

- Tổng kết và báo cáo kết quả đề tài

- Yêu cầu khoa học: 2 bài báo và 1 luận văn cao học

10 Kết quả đã đạt được:

10.1- Đã tổng hợp dendritic polymer trên cơ sở NH3, ethylenediamine, và methyl

acrylat (core NH3) với các thế hệ G(-0,5), G(0), G(0,5), G(1,0), G(1,5),G(2,0), G(2,5), G(3,0), G(3,5), G(4,0) trong đó đã:

- Xác định thành phần liên kết, cấu trúc của dendrimer bằng IR, 1H-NMR,13C-NMR

- Xác định kích thước của hạt dendrimer

- Xác định độ phân tán của hạt dendrimer

- Xác định trọng lượng phân tử của dendrimer

10.2- Đã tổng hợp dendritic polymer trên cơ sở ethylenediamine, và methyl acrylat

(core ethylenediamine) với các thế hệ G(-0,5), G(0), G(0,5), G(1,0), G(1,5),G(2,0), G(2,5), G(3,0) trong đó đã:

- Xác định thành phần liên kết, cấu trúc của dendrimer bằng IR, 1H-NMR,13C-NMR

- Xác định kích thước của hạt dendrimer

- Xác định độ phân tán của hạt dendrimer

- Xác định trọng lượng phân tử của dendrimer

10.3- Đã tổng hợp dendritic polyester của trimethylolpropane (TMP) và

dimethylolpropionic acid (core trimethylolpropane) với các thế hệ G(1),G(2), G(3), G(4), G(5) bằng các phương pháp tổng hợp hữu cơ thông thường

- Xác định kích thước của dendritic polymer

10.4- Đã hướng dẫn 1 học viên cao học, 2 sinh viên bảo vệ đề tài, 2 học viên cao

học đang thực hiện hướng các nghiên cứu tiếp tục

10.5- Đã gửi 2 bài báo đăng trên Tạp chí Khoa học và Công nghệ số 46, tập 4A

(2008) và Tạp chí Hóa học số 47, tập 4A (2009), tham gia 1 báo cáo tại Hộinghị Vật lý chất rắn và Khoa học Vật liệu toàn quốc 11/2009

Nhận xét, đánh giá: hoàn thành đúng tiến độ, đầy đủ các nội dung đã đăng kýtrong thuyết minh.

11 Tình hình sử dụng kinh phí:

Năm 2008: kinh phí được cấp: 150 triệu đồng

kinh phí đã sử dụng: 135 triệu đồngkinh phí chưa sử dụng: 15 triệu đồng (tiết kiệm)

n v tính: tri u đ ngĐơn vị tính: triệu đồng ị tính: triệu đồng ệu đồng ồng

TT Nội dung chi Kinh phí duyệt Kinh phí sử

Đánh giá, nhận xét: Chi đúng mục đích, nội dung

Năm 2009: kinh phí được cấp: 150 triệu đồng

kinh phí còn từ năm trước chuyển sang: 15 triệu đồng (sẽ chi

đúng các mục đã tiết kiệm của năm 2008)

kinh phí đã sử dụng: triệu đồngkinh phí chưa sử dụng: triệu đồng

Đơn vị tính: triệu đồng

TT Nội dung chi Kinh phí

duyệt

Kinh phí sửdụng

Đánh giá, nhận xét: Chi đúng mục đích, nội dung

B- BÁO CÁO TÓM TẮT VỀ ĐỀ TÀI VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, một số ngành cũng phát triểntheo nhằm đáp ứng nhu cầu cuộc sống, đặc biệt là ngành hóa học Những sản phẩmtạo ra từ hợp chất thiên nhiên tuy không hoặc ít có tác dụng phụ đến sức khỏe con

người và môi trường nhưng nếu sử dụng lâu dài thì nguồn tài nguyên đó sẽ cạnkiệt, hơn nữa tài nguyên thiên nhiên là có hạn trong khi nhu cầu của con người là

vô hạn Vì thế, hóa học tổng hợp từ chất vô cơ, hữu cơ càng được quan tâm để tạo

ra sản phẩm ứng dụng trong các lĩnh vực: y học, dược học, nông nghiệp

Hiện nay, chúng ta đang sống trong thời đại polymer Trong nhiều lĩnh vựcnhư vật liệu, nếu trước đây người ta dùng gỗ để làm các vật dụng trong gia đình thìngay nay chúng được thay thế bằng những vật liệu polymer tổng hợp với chấtlượng và giá cả phù hợp đồng thời đảm bảo được yếu tố môi trường Bên cạnh đó,lĩnh vực được xem là rất nhạy cảm với con người như y dược hay công nghệ sinhhọc thì polymer đã có những bước thử nghiệm ban đầu và đã đạt được một số thànhcông nhất định, đánh dấu một bước phát triển mới trong kỹ thuật

Polymer dendritic hay còn gọi là dendrimer là một loại polymer có cấu trúchình cầu với nhiều nhánh, như những tán là xum xuê của cây cổ thụ với nhữngkhoảng trống bên trong, hứa hẹn nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như y học (chấtmang ở cấp độ nano cho liệu pháp trị ung thư), công nghệ sinh học (liệu pháp gene)

… và đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu và phát triển, tạo ra những bước độtphá và được đánh giá là một trong những ngành phát triển nhất trong kĩ thuật Gầnđây, hàng loạt các bài báo viết về quá trình tổng hợp cũng như những ứng dụng củadendrimer cho thấy sự phát triển không ngừng về lĩnh vực này Do vậy, nghiên cứutổng hợp dendrimer trong điều kiện Việt Nam là cần thiết

I- TỔNG QUAN

Hóa học polymer và kỹ thuật sản xuất chúng đã có từ lâu đời trên nền tảngchính là sản xuất ra polymer mạch thẳng và nhánh, chúng đã thể hiện vai trò là vậtliệu quan trọng trong sản xuất và đời sống Phân tử polymer có kích thước lớn, cấutạo mạch thẳng chỉ chứa một vài nhánh nhỏ hơn hoặc có thể là nhánh lớn được xắpxếp một cách ngẫu nhiên

Trong hai thập niên qua người ta nghiên cứu và tìm thấy một loại vật liệupolymer mới có những tính chất khác biệt so với các polymer cao phân tử mạchnhánh và thẳng thông thường Một trong những phát hiện đó là dendritic polymer

Và đây được coi là một thành công trong lĩnh vực vật liệu polymer

Hình 1: Lịch sử hình thành và phát triển polymer

Polymer dendritic có ba loại chính: (a) hyperbranched, (b) dendrigraf và (d)dendrimer Dendrimer là những polymer đơn phân tán (Mw/Mn = 1,00–1,05), cótính đồng nhất cao, cấu trúc không gian 3 chiều, cấu trúc dạng hình cầu giống nhưcây Bảng độ đa phân tán có giá trị là một nếu tất cả các phân tử có cùng trọnglượng phân tử Polymer hyperbranched thì không giống như dendrimer, có độ đaphân tán đặc trưng (Mw/Mn= 2–10) và không liên quan đến nhánh hay cấu trúc.Chúng không phản ứng hoàn toàn ở mỗi đơn vị lặp lại Polymer dendrigraft nằmchính giữa hai loại này, có độ đa phân tán hẹp hơn (Mw/Mn= 1,1–1,5) tùy thuộcvào mẫu điều chế

1.1 Định nghĩa

Cái tên dendrimer được bắt nguồn từ “dendrom” trong tiếng Hy Lạp có nghĩa

là cây Và cùng thời gian đó thì nhóm NewKome cũng tình cờ báo cáo về việctổng hợp ra những phân tử có cấu trúc tương tự Chúng được gọi là arborols, từnày có nguồn gốc từ tiếng La Tinh “arbor” cũng có nghĩa là cây Và chúng cũngđược biết đến với cái tên khác là “cascade molecule” có nghĩa là polymer nhiềutầng Nhưng tên gọi dendrimer thì được sử dụng thông dụng nhất hiện nay Và kể

từ đó rất nhiều những công trình nghiên cứu tập trung vào việc phát triển và ứngdụng nó trong các lĩnh vực khác nhau

1.1 Lịch sử tổng hợp dendrimer trên thế giới

Phát minh ra dendrimer sớm nhất là vào năm 1980, Donald A Tomalia vàcộng sự, giám đốc trung tâm Công nghệ sinh học nano trường Đại học Michigan đãtổng hợp ra polyamidoamin (PAMAM) dendrimer Nó là những polymer đa nhánh,

từ tâm (core) ở giữa người ta phát triển các nhánh dần ra bên ngoài PAMAM đượctổng hợp từ ethylenediamine, methylacrylate

Sau đó, năm 1985, George R Newkon, chuyên gia hoá học và trung tâm ởtrường Đại Học South Floride đã xuất bản bài báo về dendrimer Ông tổng hợpdendrimer từ polyamidoalcol có cấu trúc mixen gọi là “sự phân nhánh” bởi vì phân

tử giống cấu trúc của cây Các nhóm hydroxyl bao bọc bên ngoài phân tử

Đến năm 1987, Donald A Tomalia đã phát minh ra dendrimer hình que Nóđược tổng hợp từ polyethyleneimine, methylacrylate và ethylenediamine Quá trìnhtiến hành ở nhiệt độ thấp và có hiệu suất cao

Năm 1988, Schmitt-Wilich đã chế tạo ra dendrimer từ nguồn nguyên liệutrimesoyl [ benzen-1,3,5-tricacboyl] với 1-lysin và vòng chelat Gadolium (IV)

Gần đây, Jie Bue và đồng sự, Viện Hoá học và Công nghệ Khoa họcSingapore đã thành công trong việc tổng hợp PAMAM dendrimer trên nền silicagel Phản ứng được tiến hành ở nhiệt độ cao

Trong những năm tám mươi người ta đã tổng hợp dendrimer và xác địnhđược tính chất vật lí và hóa học của nó Những năm trở lại đây thì những nhànghiên cứu mới khám phá ra tiềm năng, ứng dụng của dendrimer trong lĩnh vựcsinh học và y học, nó đã mở ra nhiều hứa hẹn ở nhiều lĩnh vực từ chuyển giao genđến ảnh cộng hưởng từ rồi khám phá ra vaccin, thuốc kháng virus, kháng khuẩn vàthuốc chữa ung thư và thuốc trị bệnh HIV

Sự phát triển không ngừng trong nghiên cứu và ứng dụng của dendrimer làmcho nó trở thành một trong những ngành phát triển nhanh nhất trong lĩnh vực khoahọc và trở thành thách thức cho các nhà khoa học trong công cuộc nghiên cứu đểkhông bị lạc hậu Nếu năm 1980 chỉ có vài tài liệu nghiên cứu về dendrimer đượccông bố thì từ năm 1981-1990, hằng năm có khoảng 50 nghiên cứu về dendrimer,

và trước năm 1997 thì con số này là 500 Hằng năm Mỹ có khoảng hơn 100 Patentliên quan đến dendrimer Riêng năm 2003 đã có hơn 300 Patent liên quan đến ứngdụng của dendrimer được đăng ký Hiện nay, hơn 1000 Patent đã đăng kí và công

bố trong lĩnh vực ứng dụng dendrimer

Châu Âu

Mỹ Châu ÁCác nước châu Mỹ

Hình 2: Số lượng patent nghiên cứu về dendrimer của các nhà khoa học

Vào giữa thập niên 90, các công ty hóa chất khác bắt đầu tham gia trong lĩnhvực nghiên cứu dendrimer

Thương mại hóa những sản phẩm của

công ty sử dụng dendrimer cho những mục đích thương mại)

Hình 3: Sơ đồ đánh giá việc sử dụng dendrimer của các công ty

Hình 4: Tình hình nghiên cứu và ứng dụng dendrimer của các khu vực trên thế giới

Hiện nay vấn đề thương mại hóa dendrimer đang được các giới khoa học đặcbiệt quan tâm.Theo các chuyên gia thì giá cả là rào cản quan trọng trong việc tổnghợp dendrimer cũng như đa dạng hóa nhóm chức Trong lĩnh vực y học, giá cảkhông phải là nhân tố quan trọng nhất mà độ tinh khiết của sản phẩm mới mang tínhquyết định Tuy nhiên khi xem xét những ứng dụng khác, đặc biệt là trong vật liệu,thì giá cả thực sự là một yếu tố quan trọng quyết định Nếu như dendrimer thật sựmuốn cạnh tranh với các vật liệu khác giảm giá thành của nó phải đạt được ngoạitrừ trong những lĩnh vực mà nó giữ vai trò đặc biệt

Dự đoán sự phát triển về giá cả và sản xuất hàng loạt của hai loại dendrimer trênthế giới:

Hình 5: Giá cả của L-lysine dendrimer Hình 6: Giá cả của PAMAM

1.2 Cấu trúc phân tử

CorePhân tử Dendrimer được cấu tạo bởi 3 phần Nhánh bên trong Nhóm thế bên ngoàiDendrimer được cấu tạo từ phân tử ở tâm gọi là core Phân tử core có thể là ưanước hay kỵ nước Nguời ta có thể dùng ammoniac (NH3), ethylenediamine(NH2CH2CH2NH2), aniline (C6H5NH2), butylenediamine hay có thể là các chất kháclàm core ban đầu

Các nhánh bên trong (Interior branch) được lặp đi lặp lại có nhịêm vụ liên kếtcác nhóm bên ngoài với tâm Giữa các nhánh có nhiều không gian trống bên trong.Các nhóm bên ngoài Z (Surface groups) thường là các nhóm anion, cation,nhóm trung tính, hay các nhóm ưa nước hay kỵ nước …

Hình 7: Cấu trúc tổng quát của polymer dendritic gồm ba thành phần: lõi (core),

vùng bên trong chứa các nhánh lặp đi lặp lại (Interior), bề mặt ngoài (Surface)

Hình 8: Cấu trúc không gian hai chiều của polymer dendritic

Hình 9: Cấu trúc không gian ba chiều của polymer dendritic

Dendrimer là một polymer có khối lượng phân tử lớn gần bằng phân tửprotein Tùy thuộc vào cấu trúc của tâm mà nó ít hay nhiều nhánh Số nhánh có thể

từ 3-8 nhánh và thông dụng nhất là từ 3-4 nhánh

Dendrimer chứa hàng loạt các lớp vỏ (shell) được xây dựng từ tâm - là mộtphân tử có kích thước nhỏ, giống như những tầng của một cái bánh trong đó mỗi

tầng đều được rắc lên một lớp kem Đối với dendrimer, mỗi shell được gọi là mộtthế hệ ví dụ như có thể nói G2,5 trong đó như chiếc bánh có hai tầng được phủ kem

và tầng trên cùng thì không Thông thường, trong khoảng 3 thế hệ đầu cấu trúc củadendrimer gần giống với tâm Chúng nhỏ, mềm, không đặc quánh và không có vẻ gì

là có cấu trúc cầu Tuy nhiên, từ thế hệ thứ tư thì điều này thấy rõ hơn

 Một số các dendrimer với các loại core và nhánh khác nhau:

Hình 10: Công thức của phân tử PAMAM core EDA dendrimer

ngoài Hình 12: Phenolic dendrimer

Hình 13: Glucodendrimer Hình 14: Silicon dendrimer

Hình 15: Hydroxyldendrimer

Hình 16: Dendrimer porphyrin core

Hình 17: G-2.5 tris(hydroxymethyl)methylamide PAMAM-dendrimer

Hình 18: Tổng hợp dendrimer trên nền silicagel 1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP DENDRIMER

1.4.1 Phương pháp divergent

Đây là phương pháp dùng để tổng hợp dendrimer trong những năm đầu củathập kỉ 80 Theo phương pháp này, nhánh của dendrimer được phát triển từ tâm rangoài (từ divergent có nghĩa là phân kì, tỏa ra)

Để tổng hợp dendrimer theo phương pháp này ta cần có hai bước:

Bước 1: hoạt hóa những nhóm chức tại những vị trí xác định

Bước 2: gắn những monomer nhánh vào những vị trí đó Phản ứng bắt đầu từtâm của polymer và sau đó tiếp tục phát triển từ trong ra ngoài Quá trình nhưvậy được lặp lại tạo cho polymer có cấu trúc nhánh và có cấu trúc hình cầu, sốlượng nhánh của polymer tỷ lệ với số bước phản ứng Tuy nhiên số lượng phảnứng càng tăng thì khiếm khuyết của polymer càng tăng

Phương pháp này được ứng dụng trong những trường hợp tạo ra các phân tử

có khối lượng lớn, thông qua mỗi bước phản ứng thì khối lượng của polymer lạităng lên gấp đôi tuy nhiên nó lại có những nhược điểm là polymer tạo ra chỉ có mộtloại nhóm chức trên bề mặt Nếu những bước phản ứng không hoàn chỉnh hoặcnhững phản ứng từ môt phía sẽ làm cho sự khó chiết tách cũng như gây ra nhữngkhiếm khuyết cho sản phẩm Theo phương pháp này thì không thể nào làm tinhkhiết được sản phẩm cuối cùng vì quá trình phản ứng là nối tiếp Do vậy tổng hợp

dendrimer theo phương pháp này thì hiệu suất giữ một vai trò quan trọng để hạn chếkhiếm khuyết của sản phẩm.

Để hạn chế được những mặt khiếm khuyết của phương pháp divergent, mộtphương pháp khác để tổng hợp dendrimer là convergent được giới thiệu đầu tiên bởiJean M.J.Fréchet, giáo sư đại học Caliornia, Berkeley và Craig J Hawker thuộctrung tâm nghiên cứu IBM ALMADEN, San Joe, đại học California.Theo phươngpháp này thì việc phát triển nhánh cho dendrimer được thực hiện từ ngoài vào trong.Phản ứng bắt đầu tại một đơn vị bề mặt của dendrimer và quá trình tiếp tục từ ngoàivào trong cho tới khi tiến tới tâm của dendrimer Giống như phương pháp divergent,quá trình tổng hợp này cũng gồm hai bước: hoạt hóa và phát triển nhánh Mỗi đơn

vị tạo thành sau một phản ứng gắn mạch được gọi là ‘wedge’ Khi kích thước

‘wedge’ đủ lớn thì sự ‘sự đóng vòng’ được thực hiện để tạo thành tâm thích hợp.Thông thường, sau khoảng 3 hay 4 giai đoạn thì xây dựng được một phân tửdendrimer Mỗi ‘wedge’ có thể chứa nhiều nhóm chức trên bề mặt và cho phéptổng hợp được dendrimer có cấu trúc không đối xứng

Phương pháp này có ưu điểm đã khắc phục được những nhược điểm củaphương pháp ‘divergent’, đặc biệt là tính tinh khiết của sản phẩm Số lượng bướcphản ứng để tổng hợp dendrimer cũng ít hơn Tuy nhiên, nó không phù hợp trongtrường hợp việc tổng hợp những phân tử có kích thước lớn do sự ghép nối hóa họcđến core lại không dễ dàng gì, có khi rất khó vì sự xen phủ không gian của nhữngmảnh kề nhau

Hình 19: Sơ đồ so sánh giữa hai phương pháp tổng hợp dendrimer: A (divergent), B

(convergent)

1.5 PHÂN LOẠI

1.1.2 Phân loại theo core dùng để tổng hợp dendrimer

- Core ưa nước

Cĩ nhiều sản phẩm dendrimer được tổng hợp từ core ưa nước như amoniactrong đĩ tiêu biểu là dịng sản phẩm PAMAM (polyamine dendrimer)

Hình 20: Dendrimer được tổng hợp từ core ammonia

Hình 22: Dendrimer được tổng hợp từ core polyethylendiamine

Hình 23: Poly(benzyl ether) dendritic được tổng hợp từ core benzyl

1.1.3 Phân loại theo nhĩm chức trên bề mặt

- Nhóm ưa nước

Hình 24: PAMAM với các nhóm chức bề mặt ưa nước

- Nhóm kị nước

Các nhĩm chức bề mặt kị nước như các vịng benzen

Hình 26: Polyacrylether dendrimer

1 POLYMER HYPERBRANCHED (polymer đa nhánh)

Polymer đa nhánh là loại vật liệu mới cĩ nhiều thú vị khơng chỉ bởi hìnhdạng phân tử độc nhất của chúng mà cịn do sự đa dạng về ứng dụng, như làm chấtxúc tác, chất bao phủ thương mại, trong sinh học hay trong y dược và nhiều chứcnăng khác [18] Điểm đặc trưng của polymer đa nhánh là tăng cường độ hịa tan sovới những polymer mạch thẳng cĩ cùng trọng lượng phân tử và cĩ một lượng lớnnhững nhĩm chức bên ngồi So với dendrimer, chúng được điều chế một cách dễdàng hơn, do đĩ phù hợp với sản xuất ở quy mơ lớn Một số polyester đa nhánh đãđược nghiên cứu như polyester, polyether, polyamide, polyurethane,polysiloxysilane Con đường tổng hợp ra polymer đa nhánh đơn giản, cấu trúc phân

tử cĩ nhiều nhánh độc nhất và với lượng lớn nhĩm chức bên ngồi

2.1 Cấu trúc của polymer đa nhánh

Trong đa số mọi trường hợp, polymer đa nhánh được tổng hợp từ nhữngmonomer dạng ABx (x  2) Kết quả thu được đại phân tử chứa một nhĩm A(nhĩm ở trung tâm) và nhiều nhĩm B ở xung quanh

Hình 1.6 Cấu trúc của polymer đa nhánh từ monomer dạng AB2

Tùy thuộc vào số lượng nhóm B còn lại mà người ta phân ra thành các dạng:terminal (T, hai nhóm B), linear (một nhóm B) và dendritic (D, không có nhóm B)

Trong polymer đa nhánh có 3 loại đơn vị cấu trúc khác nhau được lặp lại:dendritic (D), linear (L) và terminal (T) Trong khi đó dendrimer chỉ chứa hai loạidendritic và terminal Năm 1991, Frechet et al [10] đã giới thiệu thuật ngữ độphân nhánh để mô tả cho polymer đa nhánh

Độ phân nhánh (DB) được xác định bằng biểu thức:

Với dendrimer hoàn hảo thì DB là 1 Còn polymer đa nhánh thì DB nhỏ hơn

Hình 1.7 Sơ đồ biểu thị cấu trúc của một polymer đa nhánh từ sự polymer

hóa monomer dạng AB2.

Phản ứng giữa những nhóm B là phản ứng phụ và thường ít được đề cập đến.Phản ứng này xảy ra là tùy thuộc vào monomer và những điều kiện phản ứng đãdùng và thường nó có thể được loại trừ Tuy nhiên, nếu monomer và những điềukiện phản ứng cho phép thì phản ứng phụ có thể xảy ra ở bất kì giai đoạn nào của

T L D

T D DB









phản ứng và đặc biệt là ở sự chuyển hóa cao của những nhóm A Phản ứng có thểxảy ra giữa những nhóm B của cùng một phân tử và kết quả là hình thành vòngtrong phân tử Hoặc giữa những nhóm B của những phân tử khác nhau, kết quảphản ứng liên phân tử này là trong phân tử có hai hay nhiều hơn những nhóm A mànhững nhóm này hoạt động như là tác nhân nối kết trong sự đa trùng ngưng (hình1.8).

Hình 1.8 Những con đường phản ứng có thể xảy ra giữa hai nhóm B của polymer hyperbranched từ monomer AB2: con đường 1, phản ứng nội phân tử (đóng vòng); con đường 2, phản ứng liên phân tử (tạo phân tử với hơn một đơn

vị A)

Hình 1.9 (A) Sự đóng vòng trong polyester đa nhánh DMPA không có phân tử core và (B) Sự ete hóa liên phân tử trong polyester đa nhánh DMPA – PE

Một trong những loại polymer đa nhánh được nghiên cứu rộng rãi nhất đó làpolyester béo chức hydroxyl, được tổng hợp từ 2,2- bis(hydroxymethyl) propionicacid (DMPA) với những phân tử core khác nhau như: glycerol, trimethylolpropane(TMP), hoặc pentaerythritol.

2.2 Phương pháp tổng hợp

Mục tiêu ban đầu của polymer dendritic là điều chế ra những dendrimer đơnphân tán hoàn chỉnh Chúng có những tính chất vật liệu tốt nhưng quá trình tổnghợp thì mất nhiều thời gian, phức tạp Vào đầu những năm 1990, Kim và Webster

đã phát triển một phương pháp tổng hợp cho phép điều chế ra polymer dendritic vớilượng lớn Do tiến trình phản ứng không được kiểm soát đã dẫn đến những phân tử

đa phân tán có độ phân nhánh cao với cấu trúc không hoàn hảo, những phân tử nàychứa cả hai dạng linear và dendritic Kim và Webster đã đặt tên cho những sảnphẩm này là polymer đa nhánh [4 – 6, 11, 12]

Bước phát triển sự trùng hợp của những monomer ABx là con đường đượcdùng rộng rãi nhất cho tổng hợp polymer đa nhánh Tiến trình có liên quan đếnphản ứng một giai đoạn, monomer, chất xúc tác và core ban đầu được trộn sẵn, sau

đó được gia nhiệt đến nhiệt độ mà phản ứng đòi hỏi, kết quả tạo thành nhữngoligomer không có dạng crosslinking Polymer thu được thường sử dụng mà khôngcần bất cứ sự tinh chế nào

Quá trình tổng hợp dendrimer thì mất nhiều thời gian, tốn kém và thường đạthiệu suất thấp nên không thích hợp cho những ứng dụng quy mô lớn Ngược lại,polymer đa nhánh thì thường dễ dàng tổng hợp ở quy mô lớn, giá cả hợp lý vànhững tính chất của chúng nằm ở khoảng giữa polymer dendrimer và dạng thẳng,điều này làm cho chúng thú vị hơn khi sử dụng ở quy mô công nghiệp [4, 5, 7]

Những ví dụ đáng chú ý cho cả hai loại dendritic và polyester đa nhánh đượcbáo cáo bởi Hult cùng các cộng sự [19], đó là sự tự trùng hợp 2,2'-bis(hydroxymethyl)propionic acid (bis-MPA) Những polyester dendritic được điềuchế bằng sự ghép cặp các dendron của những thế hệ để tạo nên core đa chức, trongkhi đó polyester đa chức được điều chế ở dạng tan chảy của phản ứng polyester cóxúc tác acid Một ví dụ khác là quá trình tự trùng hợp acid 3,5-dihydroxybenzoic vàđiều chế các dẫn xuất từ nó [20]

Những loại poly(caprolactone) đa nhánh mới đã được tổng hợp bởi Hedrick,

et al.[22] Phương pháp tổng hợp chúng sử dụng monomer dạng AB2, điều này chophép xác định được tính chất nhiệt của polymer Caprolactone dựa trên monomerAB2 được tổng hợp qua sự trùng hợp mở vòng sử dụng aluminum benzyloxide làmchất khơi mào Cùng nhóm nghiên cứu cũng đã mô tả một số phương pháp mới đểđiều chế dãy copolymer dendritic béo có thể bị vi khuẩn phân hủy và nhữngdendrimer có cấu trúc giống như ngôi sao[23]

Nhiều ví dụ về polyester đa nhánh dạng thơm và béo, đã được báo cáo trongtài liệu về việc sử dụng loại monomer ABx Hệ thống polyester phân nhánh đầutiên được tổng hợp với số lượng lớn từ 3,5-bis(trimethylsiloxy)benzoyl chloride bởiKricheldorf cùng các cộng sự [17]

Năm 1991, Frechet cùng các cộng sự đã tổng hợp polyester đa nhánh từ

3,5-bis(trimethylsiloxy) benzoyl chloride (AB2 monomer) 5, với sự có mặt hay không

có xúc tác, như là tri-methylamine hydrochloride hoặc N,N-dimethylformamide

(DMF) Polyester đa nhánh 6 thu được với trọng lượng phân tử từ 31.000 đến

184.000 với độ đa phân tán từ 1.9 đến 3.8 Với trường hợp của polyphenylene,những polyester đa nhánh này có độ ổn định nhiệt cao và độ hòa tan tốt trong nhữngdung môi phổ biến

Hình 1.10 Tổng hợp polyester đa nhánh từ monomer AB2 5 –

bis(trimethylsiloxy)benzoyl chloride trong đó những nhóm trimethylsiloxyl được

chuyển thành những nhóm hydroxyl [8].

Sự hình thành polyester béo đa nhánh cũng đã được nghiên cứu rộng rãi Quátrình tổng hợp đáng chú ý trong lĩnh vực này là phản ứng của phân tử core (2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol) 9 và monomer AB2 2,2-

bis(hydroxymethyl)propionic acid (bis-MPA) 10 để tạo polyester béo đa nhánh 11

[20] (hình 1.13) Phân tử core được sử dụng để giúp kiểm soát phản ứng đa trùngngưng, thực vậy, khi phản ứng thực hiện không có phân tử core sẽ thu được vật liệupolymer cross-linked không hòa tan được Phản ứng ester được thực hiện với sốlượng lớn sử dụng xúc tác acid và vật liệu thu được có khối lượng phân tử từ 1881đến 10765

Hình 1.13 Sơ đồ tổng hợp polyester béo đa nhánh từ bis-MPA (monomer) và

TMP (phân tử core) [20].

Gần đây, Blencowe et al đã báo cáo [21] một loại polyester đa nhánh đượctổng hợp bằng cách sử dụng tác nhân ghép cặp 1,3-dicyclohexylcarbodiimide(DCC) và 1,3-diisopropylcarbodiimide (DIC) với monomer AB2 3,5-bis(3-hydroxyprop-1-ynyl)benzoic acid Tác nhân ghép cặp đã hoạt hóa thành phần acidcủa monomer AB2, sau đó phản ứng với alcol acetylenic của monomer AB2 gần kề.Những quá trình trùng hợp này được thực hiện thành công ở nhiệt độ phòng để tạothành những polyester có trọng lượng phân tử từ 2500 đến 11000

2. NHỮNG TÍNH CHẤT CỦA POLYMER DENDRITIC

Polymer dendritic có những tính chất đặc biệt, giúp cho nó ngày càng khẳngđịnh được vai trò quan trọng trong nghiên cứu khoa học và ứng dụng trong đờisống

3.1 Độ hòa tan và độ nhớt

Polymer dendritic là một loại polymer có đặc điểm gồm một khung sườn dàyđặc nhánh và lượng lớn những nhóm chức bên ngoài Có thể làm biến đổi nhữngtính chất của dendrimer bằng lượng hóa chất thích hợp để làm thay đổi nhữngnhóm bên ngoài Những tính chất của polymer dendritic có những điểm khác biệtquan trọng khi so sánh với những dạng thẳng [ 27,28 ]

Một trong những tính chất đó là tính tan, polymer dendritic có tính tan tốthơn khi so sánh với polymer dạng thẳng và tính tan của nó phụ thuộc vào lượng lớnnhững nhóm chức bên ngoài Người ta đã kiểm chứng sự hòa tan của nó trong dungmôi tetrahydrofuran (THF) và thấy rằng sự hòa tan của dendritic polyester tốt hơn

so với polyester mạch thẳng có cấu trúc tương tự [1]

Những polymer mạch thẳng thì có độ nhớt cao hơn, còn polymer dendriticthì có độ nhớt thấp hơn khi chúng được hòa tan trong dung môi (hình 1.1), vì thếpolymer dendritic tan tốt hơn polymer mạch thẳng Độ nhớt của dendrimer thấp hơnnhiều so với polymer mạch thẳng Khi khối lượng phân tử dendrimer tăng thì độnhớt có thể tăng đến mức cực đại ở thế hệ 3 hay 4 và sau đó giảm xuống Trong khi

đó, độ nhớt của các polymer khác thì tăng tỷ lệ với khối lượng phân tử [18]

Độ nhớt thấp cho thấy rằng dạng dendritic ít góc cạnh hơn nhờ vào dạnghình cầu của chúng

Hình 1.1 So sánh độ nhớt (log (η)) theo trọng lượng phân tử (log M) của dạng)) theo trọng lượng phân tử (log M) của dạng

linear, hyperbranched, dendrimer và dendrigraft [ 29 ].

Điểm đặc biệt khác của polymer dendritic là khả năng chứa bên trong cấutrúc của nó một loại nhóm phân cực, với lớp vỏ có độ phân cực khác Chẳng hạn,bên trong cấu trúc là kỵ nước và những nhóm bên ngoài là ưa nước [ 4, 5, 28 ]

3.2 Tính đa hóa trị

Đặc tính này giúp lớp ngoài của dendrimer nhận nhóm chức khá dễ dàng, chophép tạo thành đa nhóm chức trên bề mặt một cách linh họat Điều này đặc biệtquan trọng trong việc tạo ra sự đa tương tác với những cơ quan thụ cảm sinh học ví

dụ như trong việc tạo ra thuốc trị ung thư Với tính đa hóa trị, dendrimer được sửdụng như chất mang trong nghiên cứu ảnh hưởng của hoạt tính sinh học dùng để trịbệnh đến cơ thể người

Tính chất này cho phép tạo ra các copolymer có tính chất đặc biệt như độ nhớt,tính bền được ứng dụng để tạo ra các vật liệu khác như composite Bằng cách thayđổi nhóm chức trên bề mặt ngoài có thể thay đổi nhiều tính chất của dendrimer (ví

dụ thay đổi nhóm chức trên bề mặt ngòai có thể dẫn tới độ tan khác nhau trong cácdung môi như dung môi hữu cơ, nước, hay CFC), khả năng phản ứng hóa học khácnhau

Tính đa hóa trị còn cho phép dendrimer được ứng dụng trong lĩnh vực xúc tácbằng cách tạo phức giữa kim loại và các nhóm chức trên bề mặt, tạo ra các cảmbiến, khuôn đúc ở cấp độ nano, chất dẫn ion và photon và những ứng dụng tronglĩnh vực điện (như tăng cường quá trình trao đổi electron)

1.2 Cấu trúc xác định

Tính chất này có liên quan đến ứng dụng của dendrimer trong xúc tác hay tạo

mô hình protein Việc điều khiển kích thước của dendrimer được ứng dụng trongnghiên cứu sự ảnh hưởng của hóa học đến cơ thể con người vì những chất có kíchthước khác nhau sẽ ảnh hưởng lên cơ thể khác nhau

Sự ổn định (bền, khó thay đổi) của hình dáng dendrimer có nhiều ưu điểm, chophép xác định được vị trí chính xác của những nhóm chức trên bề mặt dendrimer vàcác khoảng trống bên trong, điều này rất quan trọng trong ứng dụng chế tạo cảmbiến và là điều kiện tiên quyết trong việc kết hợp giữa dendrimer với các phân tửkhác

Một điều ngẫu nhiên đáng nói ở đây là các thế hệ dendrimer có kích thướcchuẩn rất phù hợp với các vật chất trong cơ thể Như G4 có kích thước 40 Ao đúng

bằng kích thước của cytochrome, thế hệ G5 có kích thước 53 Ao phù hợp vớihemoglobin, thế hệ G6 có kích thước 67 Ao phù hợp với phức DNA và histone Vì

lý do đó mà nó là vật liệu nano rất được chú trọng trong y học hiện nay

Hình 27: Kích thước của dendrimer và kích thước các vật chất trong cơ thể

1.3 Tính đơn phân tán

Quá trình tổng hợp theo qui luật bậc thang tạo cho polymer có kích thướcxác định và khó thay đổi với những nhóm chức xác định Tính chất này được ứngdụng chế tạo các ‘container’ phân tử được sử dụng như khuôn đúc hoặc trong lĩnhvực điện tử Tính đơn phân tán theo các nhà nghiên cứu là điểm khác biệt quantrọng giữa dendrimer và polymer khác

1.4 Tính mang vác

Bên cạnh những nhóm chức trên bề mặt, bên trong dendrimer còn có rấtnhiều khoảng trống có khả năng lưu trữ nhiều vật liệu như kim loại, chất hữu cơbằng quá trình encapsule hóa hoặc bằng quá trình hấp phụ Tính chất này tạo chodendrimer có khả năng ứng dụng cao trong lĩnh vực dược như là chất mang các hoạtchất trị liệu vào trong cơ thể, được sử dụng như một phương tiện để bảo quản cácphân tử kim loại ở cấp độ nano tránh chúng bị kết tủa, cho phép tạo ra những chấtlàm phân tán của một vài cái được gọi là ‘nanoreactor’ Khả năng mang vác vật liệunhư thuốc nhuộm tạo ra phương thức nhuộm cho những phẩm màu polymer có bổsung dendrimer

Hình 28: Các hình thức vận chuyển thuốc của dendrimer: các phân tử thuốc chứa

trong các hốc lỗ của dendrimer (a); nhiều phân tử dendrimer kết hợp tạo thànhmạng lưới bao bọc các phân tử thuốc (b); các phân tử thuốc gắn với những nhóm ở

bề mặt bằng nối cộng hóa trị có cực (c) hay không cực (d)

3.6 Tính tương hợp sinh học của dendritic polymer

Những phân tử polymer dendritic được kết hợp chặt chẽ với những tác nhânsinh học Yêu cầu của phân tử polymer dendritic là phải đạt được chức năng sinhhọc phù hợp và phải:

- Có thể đạt được những cấu trúc sinh học đặc biệt

Những đặc tính sinh học như độc tố hay chất miễn dịch của phân tử polymerdendritic là do ảnh hưởng lượng lớn bởi kích thước và sự hiện diện các nhóm chứcbên ngoài của phân tử polymer dendritic

Phân tử polymer dendritic tương đối dễ thay đổi bề mặt của chúng để cónhững chức năng sinh học đặc biệt Do đó, bằng cách thay đổi bề mặt phân tửpolymer dendritic cho phù hợp, những đặc tính sinh học đặc biệt của chúng có thểđược điều chỉnh liên tục

Các nhà nghiên cứu đã chứng minh khi dendrimer được sử dụng trong những

hệ thống thì độ độc của nó thấp, trong đó dendrimer mang những nhóm chứcanionic ít độc hơn những dendrimer mang nhóm chức cationic Nó thường khôngảnh hưởng hoặc nhận được ít sự phản hồi từ các kháng nguyên trong cơ thể trongquá trình sử dụng và dễ dàng đào thải ra khỏi cơ thể Tính chất này làm cho nó phùhợp trong các ứng dụng liên quan đến dược (chất mang) hoặc trong công nghệ sinhhọc (chất đánh dấu) Tính tương hợp về mặt sinh học cao của dendrimer cũng làmột đặc điểm quan trọng không chỉ giúp ngăn cản những phản ứng gây hại cho cơthể mà còn giúp tìm kiếm chọn lựa cho khả năng suy biến sinh học Dendrimer cóthể được dùng để tạo ra vật liệu sinh học và được kết hợp với DNA

Dendrimer có nhiều tiềm năng trong việc ứng dụng để nghiên cứu các phươngpháp chữa bệnh, đặc biệt là cho những mục đích sinh học đặc biệt do khả năngtương hợp sinh học và tính độc thấp

Khả năng di chuyển- khả năng vận chuyển các vật liệu gen vào bên trong tếbào: tính đa dạng về mặt cấu trúc làm cho dendrimer có thế vượt qua thành tế bào.Các nhà nghiên cứu đã sử dụng dendrimer trong những sản phẩm vận chuyển tế bào

‘eukariotic’ trong ống nghiệm Tính thực tiễn của những sản phẩm này đã đượcchứng minh và nếu nó thực sự thành công sẽ mở ra một giai đoạn mới cho nhữngdòng sản phẩm dựa trên dendrimer

3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

4.1 Độ pH

Cấu trúc và hình dạng phân tử dendrimer phụ thuộc rất nhiều vào độ pH Tại

pH thấp (pH <4) thì các nhánh duỗi ra, các phân tử sắp xếp có trật tự hơn Tại pHnày các không gian rỗng bên trong nhiều hơn Tại pH trung tính bắt đầu xuất hiệncác khúc cuộn do liên kết hydro giữa các nhóm amine bên trong và các nhóm aminetrên bề mặt Tại pH cao hơn các phân tử bắt đầu co lại, có hình dạng như một khốicầu, độ chặt bắt đầu tăng lên, các khúc cuộn ở mức độ cao hơn

Hình 29: Sự thay đổi hình dạng dendrimer khi thay đổi độ pH

4.2 Nồng độ muối

Khi nồng độ muối cao làm cho hình dạng của nó co cuộn lại như trong dungmôi khó phân cực hay nồng độ pH cao

Khi nồng độ muối thấp các nhánh của nó duỗi ra

Hình 30: Sự thay đổi hình dạng dendrimer trong môi trường muối

3.3 Dung môi hòa tan

Trong dung môi khó phân cực thì co cuộn lại do lúc này hình thành liên kếthydro nội phân tử giữa N của nhóm -NH2 bên ngoài và H của nhóm -NH bên trong

Trong dung môi phân cực thì các nhánh của nó duỗi thẳng ra do tạo liên kếthydro giữa N của nhóm -NH và -NH2 trong và ngoài phân tử hay O của COO- với Hcủa dung môi

Hình 31 : Sự thay đổi hình dạng dendrimer trong dung môi khác nhau

5 ỨNG DỤNG

Với những ưu điểm như có cấu trúc xác định dạng hình cầu, nhánh, mật độnhóm chức trên bề mặt cao, có nhiều lỗ trống bên trong (diện tích bề mặt riêng lớn)nên polymer dendritic được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực

 Chất chuyển đổi, chất mang DNA

 Mô hình để mô phỏng protein/enzym

 Chế tạo xương nhân tạo

 Tạo ra loại kem có tính khử trùng, chống vi trùng, chống ungthư (ví dụ như sử dụng để chống lại HIV), chất chống khuẩn

1.5 Y dược và công nghệ sinh học

Một trong các khối cấu trúc nano được sử dụng phổ biến nhất hiện nay làdendrimer bởi tính chất hướng đích và phát hiện của nó Các thiết bị nano dùngdendrimer PAMAM đa chức năng cung cấp một nền tảng nano để chụp ảnh, phân

phối thuốc hướng đích và điều trị ung thư in vitro và in vivo Trong lĩnh vực dược

phẩm nó dùng làm chất mang mang thuốc đến các vị trí trong cơ thể Đó là các vị tríchứa các khối u ác tính Khi ta dùng dendrimer làm chất mang những loaị thuốcdùng trong hoá trị liệu có độc tính cao với cơ thể, các loại thuốc có tuổi thọ rất ngắntrong cơ thể Khi sử dụng chất mang thì thuốc có thể được đưa đến đúng các vị trícần điều trị trong cơ thể, lượng thuốc sử dụng ít hơn, duợc tính được tăng cao.Ngoài ra nó không độc với cơ thể, có tính đào thải tốt

Hình 32: Khối u được điều trị bởi dendrimer

Dendrimer được sử dụng nhiều trong y học là do tính tương hợp và độc hạicủa thấp Độc tính của dendrimer do các nhóm bên ngoài quyết định, độc tính giảmdần theo thứ tự như sau:

NH3+> Guanidin+ >SO3-2 >PO3-2 >COO->PEG Nếu các nhóm bên ngoài là OH- hay COO- thì ít độc hơn Thường cácdendrimer ở các thế hệ cao (G>6) thì không được ứng dụng nhiều trong sinh học dođộc hơn so với các thế hệ thấp Và đặc biệt nếu thế hệ quá cao thì mức độ đào thải

ra khỏi cơ thể sẽ thấp

Hình 33: So sánh độc tính của dendrimer với các nhóm bên ngoài khác nhau

Để giảm độc tính của dendrimer của nguyên tử N trong phân tử -NH2 người

ta dùng các phản ứng aryl hóa, acetyl hóa hay phản ứng ghép đôi ion Trong sinhhọc khi thực hiện các phản ứng trên nó còn có tác dụng giảm độ bám dính củadendrimer lên màng tế bào

Hình 34 : Các phản ứng làm giảm bớt độc tính của nguyên tử nitơ

Hiện nay người ta ứng dụng dendrimer nhiều trong lĩnh vực sinh học bởi ưuđiểm của nó là có khả năng thẩm thấu sinh học cao, chúng có thể xuyên qua mạchmáu hay qua biểu mô Vì thế dendrimer có khả năng vận chuyển hydratcarbon,

protein, peptide hay oxy đi khắp các mạch máu trong cơ thể Ở các thế hệ càng cao,

do kích thước lớn nên độ thẩm thấu của chúng kém hơn hẳn các thế hệ thấp

Với các dendrimer có kích thước nhỏ sẽ dễ dàng đào thải ra khỏi cơ thể hơn

Do chúng có kích thước nhỏ nó sẽ len lỏi qua các vách tế bào và ra ngoài, haykhuếch tán qua tế bào đi ra ngoài Các dendrimer có kích thước lớn sẽ khó thẩmthấu hơn và giữ lại trong cơ thể gây độc hại cao

 Sử dụng dendrimer trong lĩnh vực sinh học

 Vận chuyển ở cấp độ tế bào: Thường dùng để vận chuyển DNA, RNA, vàthuốc Ít dùng để vận chuyển thuốc vào tĩnh mạch do nó bị giữ lại và lưu thôngtrong máu một thời gian dài

 Vận chuyển ở cấp độ biểu mô: các loại thuốc trị bệnh đường ruột do nó hấpthu vào đường ruột tốt

 Vận chuyển ở cấp độ mạch máu

Hình 35: Quá trình đào thải

dendrimer với các kích thước khác

nhau ra khỏi màng tế bào

Độ tan của dendrimer là dotính chất các nhóm bên ngoài vàcore quyết định Thường người ta sử dụng các dendrimer có tính ái nước thấp đểvận chuyển thuốc đi vào cơ thể Vì nếu chúng ít tan trong nước thì sẽ khó đi khắpnơi trong cơ thể nên chúng có thể an toàn hơn

Các cation dendrimer thường có tác dụng kháng khuẩn, chống lại sự xâmnhập của vi khuẩn vào cơ thể