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Lexikon der Biologie: Dendrimere

Dendrimere [von *dendr –, griech. meros = Teil], Arborole, fraktale Moleküle, aus kleinen, verzweigten, mehrfunktionellen, meist identischen Molekülen durch repetitive Synthese hergestellte Moleküle mit baumartig verzweigter Struktur (deshalb auch als Arborole oder "fraktale Moleküle" bezeichnet), die relative Molekülmassen bis zu 14 000 erreichen können. Die Synthese der Dendrimere geht entweder von einzelnen Molekülen aus, an deren funktionelle Gruppen mit jedem Reaktionsschritt neue Bausteine gebunden werden, so daß die Zahl der Zweige exponentiell zunimmt (divergente Synthese, vgl. Abb. ), oder es werden separat synthetisierte Moleküle zu einem Dendrimer verknüpft (konvergente Synthese). In jedem Fall entstehen bereits nach einigen Reaktionsschritten große, dreidimensionale, meist kugelförmige Moleküle, deren Gerüst (häufig ein Kohlenwasserstoff, Polyamid oder Polyether) zahlreiche Hohlräume bildet und deren "Kugeloberfläche" dicht mit funktionellen Gruppen besetzt ist. Dendrimere mit maßgeschneiderten Hohlräumen und der durch die zahlreichen nach außen gerichteten, funktionellen Gruppen definierten Löslichkeit bieten sich zur selektiven Adsorption, zur katalytischen Umsetzung (als künstliche Enzyme) und zum Transport kleiner Moleküle als interessante Werkzeuge der "Wirt-Gast-Chemie" an. – In der Molekularbiologie bieten Dendrimere leistungsfähige Transfektionswerkzeuge. Die positiv geladenen Aminogruppen interagieren mit den negativ geladenen Phosphatgruppen der DNA, überschüssige Aminogruppen binden an die negativ geladenen Kopfbereiche der Membranlipide, nach Aufnahme durch unspezifische Endocytose ist die DNA im Komplex vor dem Abbau durch Nucleasen geschützt, und schließlich wird die DNA effizient freigesetzt, weil im Endosom protonierte Dendrimere verstärkt hydratisierbar sind und so den Einstrom von Wasser begünstigen, was die Endosomen zum Platzen bringt.




Dendrimere

Synthese eines Dendrimers

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