Dendronizovaný polymer

Dendronizované polymery jsou lineární polymery, které mají na každou monomerní jednotku navázaný dendron. Dendrony jsou molekuly s pravidelně rozvětvenými fragmenty; polymerový řetězec často vytváří klobásovitou kuželovou strukturu. Na následujícím obrázku je polymerní řetězec znázorněn červeně a dendrony jsou vyobrazeny zeleně. Je zde také zobrazena struktura polymethylmethakrylátu (PMMA), u něhož jsou methylové skupiny nahrazeny dendrony třetí generace (rozvětvěnými ve třech po sobě jdoucích místech).

Struktura dendronizovaného polymeru
Struktura polymeru s navázanými dendrony třetí generace

Struktura a použití

Dendronizované polymery mohou mít v jedné makromolekule tisíce dendronů, čímž vzniká silně anizotropní materiál. Tímto se liší od dendrimerů, u kterých je menší počet dendronů navázán na malé jádro a vzniká izotropní struktura. Neutrální dendronizované polymery jsou dobře rozpustné v organických rozpouštědlech a nabité ve vodě, protože u nich téměř nedochází k tvorbě propletených struktur. Dendronizované polymery mohou být vyrobeny například z polymethylmethakrylátu, polystyrenu, polyacetylenu, polyfenylenu, polythiofenu, polyfluorenu, poly(fenylenvinylen)u, poly(fenylenacetylen)u, polysiloxanů, polyoxanorbornenu a poly(ethylenimin)u. Molární hmotnosti mohou dosahovat až 2×108 g/mol.[1] Dendronizované polymery jsou předměty výzkumu díky možnosti řízení struktury, tvorby šablon pro přípravu nanočástic, využití v katalýze, v elektrooptických zařízeních a biotechnologiích. Ve vodě rozpustné dendronizované polymery mohou být použity k imobilizaci enzymů na pevních površích (ve skleněných trubicích nebo mikrofluidních zařízeních) a na přípravu konjugátů s enzymy.[2][3][4]

  • Obrázek současně připravených dendronizovaných polymerů první až čtvrté generace, pořízený pomocí mikroskopie stomárních sil

    Obrázek současně připravených dendronizovaných polymerů první až čtvrté generace, pořízený pomocí mikroskopie stomárních sil

  • Znázornění struktury konjugátu dendronizovaného polymery a dvou různých enzymů, avidin-peroxidázy (HRP) a Cu,Zn-superoxid dismutázy (SOD); Gray & Montgomery, Carbohydrate Research, 2006, 341, 198-209. Denpol structure: Bertran et al. RSC Adv., 2013, 3, 126-140

    Znázornění struktury konjugátu dendronizovaného polymery a dvou různých enzymů, avidin-peroxidázy (HRP) a Cu,Zn-superoxid dismutázy (SOD); Gray & Montgomery, Carbohydrate Research, 2006, 341, 198-209. Denpol structure: Bertran et al. RSC Adv., 2013, 3, 126-140

Příprava

Hlavními způsoby přípravy dendronizovaných polymerů jsou makromonomerová a připojovací metoda. U prní se polymerizuje monomer s již navázaným hotovým dendronem. U druhé se dendrony připravují po jednotlivých generacích na vytvořeném polymeru; rozdíly jsou zobrazeny na obrázku níže. Makromonomerovou metodou vznikají u vyšších generací kratší řetězce a připojovací metoda vede ke vzniku strukturních poruch, způsobených velkým počtem chemických reakcí, které je třeba provést na každé makromolekule.

Dva hlavní způsoby přípravy dendronizovaných polymerů: Makromonomerová metoda (vlevo) a připojovací metoda (vpravo)

Historie

Označení „dendronizovaný polymer“ poprvé použil A. D. Schlüter v roce 1998.[5] První příprava takovéto makromolekuly byla popsána roku 1987[6] V roce 1994 bylo objeveno možné využití těchto polymerů jako kuželovitých nanočástic.[7] Výzkumem dendronizovaných polymerů se zabývalo mnoho vědeckých skupin po celém světě.[8]

Odkazy

Související články

Externí odkazy

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Dendronized polymer na anglické Wikipedii.

  1. ↑ B. Zhang, R. Wepf, K. Fischer, M. Schmidt, S. Besse, P. Lindner, B. T. King, R. Siegel, P. Schurtenberger, Y. Talmon, Y. Ding, M. Kröger, A. Halperin, A. D. Schlüter, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 737.
  2. ↑ S. Fornera, T. Bauer, A. D. Schlüter, P. Walde, J. Mater. Chem. 2012, 22, 502.
  3. ↑ S. Fornera, P. Kuhn, D. Lombardi, A. D. Schlüter, P. S. Dittrich, P. Walde, ChemPlusChem 2012, 77, 98.
  4. ↑ A. Grotzky, T. Nauser, H. Erdogan, A. D. Schlüter, P. Walde, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11392.
  5. ↑ A. D. Schlüter, Top. Curr. Chem. 1998, 197, 165.
  6. ↑ D. A. Tomalia, P. M. Kirchoff, US Patent 4,694,064 1987
  7. ↑ R. Freudenberger, W. Claussen, A. D. Schlüter, H. Wallmeier, Polymer 1994, 35, 4496.
  8. ↑ A. D. Schlüter, J. P. Rabe Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 864-883; A. Zhang, L. Shu, Z. Bo, A. D. Schlüter, Macromol. Chem. Phys. 2003, 204, 328-339; A. D. Schlüter, Top. Curr. Chem. 2005, 245, 151-191; H. Frauenrath Prog. Polym. Sci. 2005, 30, 325-384. B. M. Rosen, C. J. Wilson, D. A. Wilson, M. Peterca, M. R. Imam V. Percec, Chem. Rev. 2009, 109, 6275-6540; Y. Chen, X. Xiong, Chem. Commun. 2010, 46, 5049; J. I. Paez, M. Martinelli, V. Brunetti, M. C. Strumia, Polymers 2012, 4, 355.

Média použitá na této stránce

Baozhongdenpol.JPG
Autor: Zhangbaozhong, Licence: CC BY-SA 3.0
denpol cartoon structure
Denpol synthesis.JPG
Autor: Zhangbaozhong, Licence: CC BY-SA 3.0
denpol synthesis
PG1to4wikipedia.jpg
Autor: Zhangbaozhong (talk), Licence: GFDL
Atomic force microscopy height image of co-prepared dendronized polymers of generation one through four (PG1-PG4) reflecting the different thicknesses and apparent persistence lengths for each generation.
Denpol-enzyme conjugate.png
Autor: Peter Walde, Licence: CC BY-SA 3.0
Conjugate between a dendronized polymer and two different types of enzymes
Baozhongdenpol2.JPG
Autor: Zhangbaozhong, Licence: CC BY-SA 3.0
denpol cartoon structure and real structure