डेनड्रीमर: Difference between revisions

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[[File:Cyanostar STM.png|thumb|पहली पीढ़ी का सायनोस्टार डेंड्रीमर और इसकी [[स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोपी]] छवि<ref>{{cite journal | vauthors = Hirsch BE, Lee S, Qiao B, Chen CH, McDonald KP, Tait SL, Flood AH | title = Anion-induced dimerization of 5-fold symmetric cyanostars in 3D crystalline solids and 2D self-assembled crystals | journal = Chemical Communications | volume = 50 | issue = 69 | pages = 9827–30 | date = September 2014 | pmid = 25080328 | doi = 10.1039/C4CC03725A | url = https://zenodo.org/record/889879}}</ref>]]1978 में फ्रिट्ज़ वोगल द्वारा #Divergent विधियों द्वारा पहला डेंड्रिमर्स बनाया गया था,<ref>{{cite journal | title = आणविक गुहा टोपोलॉजी के "कैस्केड" - और "नॉनस्किड-चेन-लाइक" संश्लेषण| journal = [[Synthesis (journal)|Synthesis]] | year = 1978 | pages = 155–158 | doi = 10.1055/s-1978-24702 | volume = 1978 | issue = 2| vauthors = Buhleier E, Wehner W, Vogtle F}}</ref> आर.जी. 1981 में [[सहयोगी निगम]] में डेन्केवाल्टर,<ref>{{US Patent|4289872}} Denkewalter, Robert G., Kolc, Jaroslav, Lukasavage, William J.</ref><ref>Denkewalter, Robert G. et al. (1981) "Macromolecular highly branched homogeneous compound" {{US Patent|4,410,688}}</ref> 1983 में [[डॉव केमिकल]] में [[ डोनाल्ड तमालिया ]]<ref>Tomalia, Donald A. and Dewald, James R. (1983) "Dense star polymers having core, core branches, terminal groups" {{US Patent|4507466}}</ref> और 1985 में,<ref>{{cite journal | title = A New Class of Polymers: Starburst-Dendritic Macromolecules | journal = Polymer Journal | volume = 17 | year = 1985 | doi = 10.1295/polymj.17.117 | pages = 117–132| vauthors = Tomalia DA, Baker H, Dewald J, Hall M, Kallos G, Martin S, Roeck J, Ryder J, Smith P | doi-access = free}}</ref><ref>{{cite news| url=http://www.thefreelibrary.com/Treelike+molecules+branch+out.-a017817461 | work=Science News | title=Treelike molecules branch out – chemist Donald A. Tomalia synthesized first dendrimer molecule – Chemistry – Brief Article | year=1996}}</ref> और 1985 में जॉर्ज आर. न्यूकोम द्वारा।<ref name=newkome>{{cite journal | title = Micelles. Part 1. Cascade molecules: a new approach to micelles. A [27]-arborol | journal = [[J. Org. Chem.]] | doi = 10.1021/jo00211a052 | year = 1985 | volume = 50 | pages = 2003–2004 | issue = 11| vauthors = Newkome GR, Yao Z, Baker GR, Gupta VK}}</ref> 1990 में [[क्रेग हॉकर]] और जीन फ्रेचेट द्वारा अभिसरण विधियों की शुरुआत की गई थी।<ref>{{cite journal | title = नियंत्रित आणविक संरचना के साथ पॉलिमर तैयार करना। डेन्ड्रिटिक मैक्रोमोलेक्यूल्स के लिए एक नया अभिसरण दृष्टिकोण| vauthors = Hawker CJ, Fréchet JM | journal = [[J. Am. Chem. Soc.]] | doi = 10.1021/ja00177a027 | year = 1990 | volume = 112 | pages = 7638–7647 | issue = 21}}</ref> Dendrimer की लोकप्रियता तब बहुत बढ़ गई, जिसके परिणामस्वरूप वर्ष 2005 तक 5,000 से अधिक वैज्ञानिक कागजात और पेटेंट हो गए।
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== गुण ==
== गुण ==

Revision as of 10:13, 30 March 2023

डेंड्रिमर और डेंड्रॉन

डेंड्रिमर्स अत्यधिक क्रमबद्ध, ब्रांचिंग (बहुलक रसायन) अणु हैं।[1][2] डेंड्रिमर के समानार्थक शब्दों में आर्बोरोल्स और कैस्केड अणु सम्मिलित हैं। सामान्यतः, डेंड्रिमर्स कोर के विषय में सममित होते हैं, और प्रायः गोलाकार त्रि-आयामी आकृति विज्ञान को अपनाते हैं। डेंड्रॉन शब्द भी प्रायः पाया जाता है। एक डेंड्रॉन में सामान्यतः रासायनिक पता योग्य समूह होता है जिसे फोकल पॉइंट या कोर कहा जाता है। डेंड्रोन और डेंड्रिमर्स के मध्य के अंतर को शीर्ष आकृति में दिखाया गया है, परन्तु सामान्यतः शब्दों का परस्पर विनिमय किया जाता है।[3]

IUPAC definition

Dendrimer Substance composed of identical dendrimer molecules.

Dendrimer molecule

Molecule consisting of one or more dendrons emanating from a single constitutional unit.

Dendron

Part of a molecule with only one free valence, comprising exclusively dendritic and terminal constitutional repeating units and in which each path from the free valence to any end-group comprises the same number of constitutional repeating units. Note 1: For the purpose of determining the nature of constitutional repeating units the free valence is treated as a connection to a CRU. Note 2: A dendrimer molecule comprising only one dendron is sometimes referred to as dendron, monodendron or functionalised dendron. The use of the terms ‘dendron’ or ‘monodendron’ in the meaning of molecule or substance is not acceptable. Note 3: In a dendron, macrocycles of constitutional units are absent.[4]

मुलेन एट अल द्वारा रिपोर्ट की गई पहली पीढ़ी के पॉलीफेनिलीन डेंड्रिमर की क्रिस्टल संरचना[5]
पहली पीढ़ी का सायनोस्टार डेंड्रीमर और इसकी स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोपी छवि[6]

1978 में फ्रिट्ज़ वोगल द्वारा Divergent विधियों द्वारा प्रथम डेंड्रिमर्स बनाया गया था,[7] आर.जी. 1981 में सहयोगी निगम में डेन्केवाल्टर,[8][9] 1983 में डॉव केमिकल में डोनाल्ड तमालिया [10] और 1985 में,[11][12] और 1985 में जॉर्ज आर. न्यूकोम द्वारा।[13] 1990 में क्रेग हॉकर और जीन फ्रेचेट द्वारा अभिसरण विधियों का प्रारम्भ किया गया था।[14] डेंड्रिमर्स की लोकप्रियता बहुत बढ़ गई, जिसके परिणामस्वरूप वर्ष 2005 तक 5,000 से अधिक वैज्ञानिक कागजात और पेटेंट हो गए।

गुण

वृक्ष के समान अणुओं संरचनात्मक पूर्णता की विशेषता है। डेंड्रिमर्स और डेंड्रॉन monodisperse हैं और आमतौर पर अत्यधिक सममित, गोलाकार यौगिक होते हैं। वृक्ष के समान अणुओं के क्षेत्र को मोटे तौर पर कम आणविक भार और उच्च आणविक भार प्रजातियों में विभाजित किया जा सकता है। पहली श्रेणी में डेंड्रिमर्स और डेंड्रॉन शामिल हैं, और बाद वाले में डेंड्रोनाइज़्ड पॉलिमर, हाइपरब्रांक्ड पॉलिमर और पॉलिमर ब्रश शामिल हैं।

वैन डेर वाल्स सतह पर कार्यात्मक समूहों द्वारा डेंड्रिमर्स के गुणों का प्रभुत्व है, हालांकि, आंतरिक कार्यक्षमता वाले डेंड्रिमर्स के उदाहरण हैं।[15][16][17] कार्यात्मक अणुओं के डेंड्राइटिक आण्विक encapsulation सक्रिय साइट के अलगाव के लिए अनुमति देता है, एक संरचना जो बायोमटेरियल्स में सक्रिय साइटों की नकल करती है।[18][19][20] साथ ही, आवेशित प्रजातियों या अन्य हाइड्रोफिलिक समूहों के साथ उनके बाहरी आवरण को क्रियाशील करके, अधिकांश पॉलिमर के विपरीत, डेंड्रिमर्स को पानी में घुलनशील बनाना संभव है। डेंड्रिमर्स के अन्य नियंत्रित गुणों में विषाक्तता, क्रिस्टलीयता, टेक्टो-डेंड्रिमर गठन, और चिरलिटी (रसायन विज्ञान) शामिल हैं।[3]

डेंड्रिमर्स को पीढ़ी द्वारा भी वर्गीकृत किया जाता है, जो इसके संश्लेषण के दौरान बार-बार शाखाओं में बंटने वाले चक्रों की संख्या को संदर्भित करता है। उदाहरण के लिए, यदि अभिसरण संश्लेषण (नीचे देखें) द्वारा एक डेंड्रिमर बनाया जाता है, और शाखाओं की प्रतिक्रिया तीन बार कोर अणु पर की जाती है, तो परिणामी डेंड्रीमर को तीसरी पीढ़ी का डेंड्रिमर माना जाता है। प्रत्येक क्रमिक पीढ़ी के परिणामस्वरूप पिछली पीढ़ी के आणविक भार का लगभग दोगुना आणविक भार होता है। उच्च पीढ़ी के डेंड्रीमर्स में सतह पर अधिक उजागर कार्यात्मक समूह भी होते हैं, जिन्हें बाद में किसी दिए गए एप्लिकेशन के लिए डेंड्रिमर को अनुकूलित करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।[21]


संश्लेषण

[[image:538 Arborol.png|thumb|दूसरी पीढ़ी के आर्बोरोल का संश्लेषण पहले डेंड्रीमर्स में से एक, न्यूकोम डेंड्रिमर, को 1985 में संश्लेषित किया गया था। इस मैक्रो मोलेक्यूल को आमतौर पर आर्बोरोल नाम से भी जाना जाता है। यह आंकड़ा एक भिन्न मार्ग (नीचे चर्चा की गई) के माध्यम से आर्बोरोल की पहली दो पीढ़ियों के तंत्र को रेखांकित करता है। डाइमिथाइलफोर्माइड और बेंजीन में ट्राइथाइल सोडियोमेथेनेट्रिकारबॉक्साइलेट द्वारा 1-ब्रोमोपेंटेन के न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन द्वारा संश्लेषण शुरू किया गया है। एस्टर समूह तब एक सुरक्षात्मक समूह कदम में लिथियम एल्यूमीनियम हाइड्राइड द्वारा अल्कोहल (रसायन विज्ञान) में कार्बनिक कमी थे। अल्कोहल समूहों को टॉसिल क्लोराइड और पिरिडीन के साथ टॉसिलेट समूहों में परिवर्तित करके श्रृंखला के सिरों की सक्रियता हासिल की गई। टॉसिल समूह ने तब ट्राईकार्बोक्सिलेट के साथ एक अन्य प्रतिक्रिया में समूहों को छोड़ने के रूप में कार्य किया, जिससे पीढ़ी दो का निर्माण हुआ। आगे दो चरणों की पुनरावृत्ति आर्बोरोल की उच्च पीढ़ी की ओर ले जाती है।[13]

पॉली (एमिडोएमाइन), या पैम, शायद सबसे प्रसिद्ध डेंड्रिमर है। PAMAM का कोर एक डायमाइन (आमतौर पर एथिलीनडायमाइन) है, जिसे मिथाइल एक्रिलाट के साथ प्रतिक्रिया दी जाती है, और फिर पीढ़ी-0 (G-0) PAMAM बनाने के लिए एक और एथिलीनडायमाइन होता है। लगातार प्रतिक्रियाएं उच्च पीढ़ी बनाती हैं, जिनमें अलग-अलग गुण होते हैं। निचली पीढ़ियों को बिना प्रशंसनीय आंतरिक क्षेत्रों वाले लचीले अणुओं के रूप में माना जा सकता है, जबकि मध्यम आकार (जी-3 या जी-4) में आंतरिक स्थान होता है जो अनिवार्य रूप से डेंड्रिमर के बाहरी आवरण से अलग होता है। बहुत बड़े (जी-7 और अधिक) डेंड्रिमर्स को उनके बाहरी खोल की संरचना के कारण बहुत घने सतहों वाले ठोस कणों की तरह माना जा सकता है। PAMAM डेंड्रिमर्स की सतह पर कार्यात्मक समूह रसायन विज्ञान पर क्लिक करें के लिए आदर्श है, जो कई संभावित अनुप्रयोगों को जन्म देता है।[22]

डेंड्रिमर्स के तीन प्रमुख भाग माने जा सकते हैं: एक कोर, एक आंतरिक शेल और एक बाहरी शेल। आदर्श रूप से, विशेष अनुप्रयोगों के लिए घुलनशीलता, थर्मल स्थिरता और यौगिकों के लगाव जैसे गुणों को नियंत्रित करने के लिए इनमें से प्रत्येक भाग में अलग-अलग कार्यक्षमता रखने के लिए एक डेंड्रिमर को संश्लेषित किया जा सकता है। सिंथेटिक प्रक्रियाएं भी डेंड्रीमर पर शाखाओं के आकार और संख्या को ठीक से नियंत्रित कर सकती हैं। डेंड्रीमर सिंथेसिस, भिन्न संश्लेषण और अभिसरण संश्लेषण की दो परिभाषित विधियाँ हैं। हालाँकि, क्योंकि वास्तविक प्रतिक्रियाओं में सक्रिय साइट की सुरक्षा के लिए आवश्यक कई चरण होते हैं, किसी भी विधि का उपयोग करके डेंड्रिमर्स को संश्लेषित करना मुश्किल होता है। इससे डेंड्रिमर्स को बनाना कठिन और खरीदना बहुत महंगा हो जाता है। इस समय, कुछ ही कंपनियां हैं जो डेंड्रिमर्स बेचती हैं; पॉलिमर फैक्ट्री स्वीडन एबी[23] बायोकंपैटिबल बीआईएस-एमपीए डेंड्रिमर्स और डेंड्रिटेक का व्यावसायीकरण करता है[24] पमम डेंड्रिमर्स का एकमात्र किलोग्राम-स्केल उत्पादक है। नैनोसिंथंस, एलएलसी[25] माउंट प्लीजेंट, मिशिगन, यूएसए से पामम डेंड्रिमर्स और अन्य मालिकाना डेंड्रिमर्स का उत्पादन होता है।

अलग-अलग तरीके

[[image:538 Divergent synthesis.png|thumb|डेंड्रिमर्स के डायवर्जेंट सिंथेसिस का योजनाबद्ध डेंड्रिमर को एक बहुक्रियाशील कोर से इकट्ठा किया जाता है, जो प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला द्वारा बाहर की ओर बढ़ाया जाता है, आमतौर पर एक माइकल प्रतिक्रिया। डेंड्रिमर में गलतियों को रोकने के लिए प्रतिक्रिया के प्रत्येक चरण को पूरी तरह से पूरा करने के लिए प्रेरित किया जाना चाहिए, जिससे अनुगामी पीढ़ियां हो सकती हैं (कुछ शाखाएं दूसरों की तुलना में छोटी हैं)। इस तरह की अशुद्धियाँ डेंड्रिमर की कार्यक्षमता और समरूपता को प्रभावित कर सकती हैं, लेकिन इसे शुद्ध करना बेहद मुश्किल होता है क्योंकि सही और अपूर्ण डेंड्रिमर के बीच सापेक्ष आकार का अंतर बहुत छोटा होता है।[21]


अभिसारी तरीके

[[image:538 Convergent synthesis.png|thumb|डेंड्रिमर्स के अभिसरण संश्लेषण की योजनाबद्ध डेंड्रिमर्स छोटे अणुओं से निर्मित होते हैं जो गोले की सतह पर समाप्त होते हैं, और प्रतिक्रियाएं अंदर की ओर बढ़ती हैं और अंततः एक कोर से जुड़ी होती हैं। इस विधि से रास्ते में आने वाली अशुद्धियों और छोटी शाखाओं को हटाना बहुत आसान हो जाता है, ताकि अंतिम डेंड्रिमर अधिक मोनोडिस्पर्स हो। हालाँकि, इस तरह से बने डेंड्रिमर्स उतने बड़े नहीं होते हैं जितने अलग-अलग तरीकों से बनाए जाते हैं क्योंकि कोर के साथ स्टेरिक प्रभाव के कारण भीड़ सीमित होती है।[21]


===रसायन विज्ञान === क्लिक करें [[Image:Dendrimer DA Mullen 1996.svg|thumb|डेंड्रिमर डायल्स-एल्डर प्रतिक्रिया।[26]]]डेंड्रिमर्स क्लिक केमिस्ट्री के माध्यम से तैयार किए गए हैं, डायल्स-एल्डर प्रतिक्रियाओं को नियोजित करते हुए,[27] थिओल-ईन और थिओल-येन प्रतिक्रियाएँ [28] और एज़ाइड अल्काइन ह्यूजेन साइक्लोएडिशन | एज़ाइड-एल्केनी प्रतिक्रियाएं।[29][30][31] डेंड्रिमर संश्लेषण में इस रसायन की खोज करके पर्याप्त रास्ते खोले जा सकते हैं।

अनुप्रयोग

डेंड्रिमर्स के अनुप्रयोगों में आमतौर पर अन्य रासायनिक प्रजातियों को डेंड्रिमर सतह पर संयुग्मित करना शामिल होता है जो डिटेक्टिंग एजेंटों (जैसे डाई अणु), एफ़िनिटी लाइगैंडों, लक्षित घटकों, रेडिओलिगैंड्स, कंट्रास्ट माध्यमों, या फार्मास्यूटिकली सक्रिय यौगिकों के रूप में कार्य कर सकता है। इन अनुप्रयोगों के लिए डेंड्रिमर्स की बहुत मजबूत क्षमता है क्योंकि उनकी संरचना बहुसंख्यक प्रणालियों को जन्म दे सकती है। दूसरे शब्दों में, एक डेंड्रिमर अणु में एक सक्रिय प्रजाति से जुड़ने के लिए सैकड़ों संभावित स्थान हैं। शोधकर्ताओं ने डेन्ड्रिटिक मीडिया के हाइड्रोफोबिक वातावरण का उपयोग फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं का संचालन करने के लिए किया है जो कि कृत्रिम रूप से चुनौती वाले उत्पादों को उत्पन्न करते हैं। कार्बोक्जिलिक एसिड और फिनोल-टर्मिनेटेड पानी में घुलनशील डेंड्रिमर्स को दवा वितरण में उनकी उपयोगिता स्थापित करने के साथ-साथ उनके अंदरूनी हिस्सों में रासायनिक प्रतिक्रियाओं को संचालित करने के लिए संश्लेषित किया गया था।[32] यह शोधकर्ताओं को लक्षित अणुओं और दवा के अणुओं को एक ही डेंड्रिमर से जोड़ने की अनुमति दे सकता है, जो स्वस्थ कोशिकाओं पर दवाओं के नकारात्मक दुष्प्रभावों को कम कर सकता है।[22] डेंड्रिमर्स का उपयोग घुलनशील एजेंट के रूप में भी किया जा सकता है। 1980 के दशक के मध्य में उनके परिचय के बाद से, डेंड्रिमर आर्किटेक्चर का यह उपन्यास वर्ग मेजबान-अतिथि रसायन शास्त्र के लिए एक प्रमुख उम्मीदवार रहा है।[33] हाइड्रोफोबिक कोर और हाइड्रोफिलिक परिधि वाले डेंड्रिमर्स ने मिसेल जैसा व्यवहार प्रदर्शित किया है और समाधान में कंटेनर गुण हैं।[34] 1985 में न्यूकोम द्वारा अनिमोलेक्युलर मिसेल के रूप में डेंड्रिमर्स का उपयोग प्रस्तावित किया गया था।[35] इस सादृश्य ने घुलनशील एजेंटों के रूप में डेंड्रिमर्स की उपयोगिता पर प्रकाश डाला।[36] फार्मास्युटिकल उद्योग में उपलब्ध अधिकांश दवाएं प्रकृति में हाइड्रोफोबिक हैं और यह गुण विशेष रूप से प्रमुख सूत्रीकरण समस्याएं पैदा करता है। डेंड्रिमेरिक मचान द्वारा दवाओं की इस कमी को दूर किया जा सकता है, जिसका उपयोग पानी के साथ व्यापक हाइड्रोजन बॉन्डिंग में भाग लेने के लिए ऐसे मचानों की क्षमता के कारण दवाओं को घेरने के साथ-साथ दवाओं को घोलने के लिए भी किया जा सकता है।[37][38][39][40][41][42] डेंड्रिमर लैब दवा वितरण के लिए डेंड्रिमर का पता लगाने के लिए डेंड्रिमर के सॉल्युबिलाइजिंग विशेषता में हेरफेर करने की कोशिश कर रहे हैं[43][44] और विशिष्ट वाहकों को लक्षित करने के लिए।[45][46][47] डेंड्रिमर्स को फार्मास्युटिकल अनुप्रयोगों में उपयोग करने में सक्षम होने के लिए, उन्हें बाजार तक पहुंचने के लिए आवश्यक नियामक दवा विकास को पार करना होगा। इसे प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया एक डेंड्रीमर मचान पॉलीएथॉक्सीएथिलग्लिसिनामाइड (PEE-G) डेंड्रीमर है।[48][49] इस डेंड्रिमर मचान को उच्च प्रदर्शन तरल क्रोमैटोग्राफी शुद्धता, स्थिरता, जलीय घुलनशीलता और कम अंतर्निहित विषाक्तता के लिए डिज़ाइन और दिखाया गया है।

दवा वितरण

एक डाई अणु और डीएनए के एक स्ट्रैंड दोनों के लिए संयुग्मित G-5 PAMAM डेंड्रिमर की योजना।

बहुलक वाहकों का उपयोग करके अपरिवर्तित प्राकृतिक उत्पादों को वितरित करने के दृष्टिकोण व्यापक रुचि रखते हैं। जल विरोधी यौगिकों के एनकैप्सुलेशन और एंटीकैंसर दवाओं के वितरण के लिए डेंड्रिमर्स का पता लगाया गया है। डेंड्रिमर्स की भौतिक विशेषताएं, जिनमें उनकी मोनोडिस्पेरिटी, पानी में घुलनशीलता, एनकैप्सुलेशन क्षमता और बड़ी संख्या में कार्यात्मक परिधीय समूह शामिल हैं, इन मैक्रोमोलेक्यूल्स को दवा वितरण वाहनों के लिए उपयुक्त उम्मीदवार बनाते हैं।

दवा वितरण में डेंड्रीमर रासायनिक संशोधनों की भूमिका

रासायनिक संशोधनों की विस्तृत श्रृंखला के कारण डेंड्रिमर्स विशेष रूप से बहुमुखी दवा वितरण उपकरण हैं जिन्हें विवो उपयुक्तता में वृद्धि करने और साइट-विशिष्ट लक्षित दवा वितरण के लिए अनुमति दी जा सकती है।

डेंड्रीमर के लिए ड्रग अटैचमेंट (1) डेंड्रिमर प्रोड्रग बनाने वाले डेंड्रिमर की बाहरी सतह के लिए एक सहसंयोजक लगाव या संयुग्मन द्वारा पूरा किया जा सकता है, (2) आवेशित बाहरी कार्यात्मक समूहों के लिए आयनिक समन्वय, या (3) मिसेल-जैसे एनकैप्सुलेशन एक डेंड्रिमर-ड्रग सुपरमॉलेक्यूलर असेंबली के माध्यम से दवा।[50][51] एक डेंड्रिमर प्रोड्रग संरचना के मामले में, एक डेंड्रिमर को एक दवा से जोड़ना वांछित रिलीज कैनेटीक्स के आधार पर प्रत्यक्ष या लिंकर-मध्यस्थ हो सकता है। ऐसा लिंकर पीएच-संवेदनशील, एंजाइम उत्प्रेरित या डाइसल्फ़ाइड ब्रिज हो सकता है। डेंड्रिमर्स के लिए उपलब्ध टर्मिनल कार्यात्मक समूहों की विस्तृत श्रृंखला कई अलग-अलग प्रकार के लिंकर केमिस्ट्री की अनुमति देती है, जो सिस्टम पर एक और ट्यून करने योग्य घटक प्रदान करती है। लिंकर रसायन शास्त्र के लिए विचार करने के लिए मुख्य पैरामीटर हैं (1) लक्ष्य साइट पर पहुंचने पर रिलीज तंत्र, चाहे वह सेल के भीतर हो या एक निश्चित अंग प्रणाली में हो, (2) ड्रग-डेन्ड्रिमर स्पेसिंग ताकि लिपोफिलिक दवाओं को फोल्ड होने से रोका जा सके। डेंड्रिमर, और (3) लिंकर डिग्रेडेबिलिटी और दवाओं पर पोस्ट-रिलीज़ ट्रेस संशोधन।[52][53] पॉलीथीन ग्लाइकॉल (पीईजी) डेंड्रिमर्स के लिए उनके सतह चार्ज और परिसंचरण समय को संशोधित करने के लिए एक आम संशोधन है। सरफेस चार्ज जैविक प्रणालियों के साथ डेंड्रिमर्स की बातचीत को प्रभावित कर सकता है, जैसे कि एमाइन-टर्मिनल संशोधित डेंड्रिमर्स, जिसमें आयनिक चार्ज के साथ सेल मेम्ब्रेन के साथ बातचीत करने की प्रवृत्ति होती है। विवो के कुछ अध्ययनों ने झिल्ली पारगम्यता के माध्यम से पॉलीकेशनिक डेंड्रिमर्स को साइटोटोक्सिक होने के लिए दिखाया है, एक ऐसी घटना जिसे अमीन समूहों पर पेगिलेशन कैप्स के अतिरिक्त आंशिक रूप से कम किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप कम साइटोटोक्सिसिटी और कम लाल रक्त कोशिका हेमोलिसिस होता है।[54][55] इसके अतिरिक्त, अध्ययनों में पाया गया है कि डेंड्रिमर्स के पेगिलेशन के परिणामस्वरूप उच्च दवा लोडिंग, धीमी दवा रिलीज, विवो में लंबे समय तक परिसंचरण समय और पीईजी संशोधनों के बिना समकक्षों की तुलना में कम विषाक्तता होती है।[56][55]

डेंड्रिमर बायोडिस्ट्रीब्यूशन को संशोधित करने और विशिष्ट अंगों को लक्षित करने की अनुमति देने के लिए कई लक्ष्यीकरण मौकों का उपयोग किया गया है। उदाहरण के लिए, फोलेट रिसेप्टर्स ट्यूमर कोशिकाओं में अतिप्रवाहित होते हैं और इसलिए केमोथेरापी के स्थानीय दवा वितरण के लिए लक्ष्य का वादा कर रहे हैं। कैंसर के माउस मॉडल में methotrexate जैसे कीमोथेरेप्यूटिक्स के ऑन-टार्गेट साइटोटोक्सिसिटी को बनाए रखते हुए पैमम डेंड्रिमर्स के लिए फोलिक एसिड संयुग्मन लक्ष्यीकरण को बढ़ाने और ऑफ-टार्गेट विषाक्तता को कम करने के लिए दिखाया गया है।[56][57] सेल लक्ष्यों के लिए डेंड्रिमर्स के एंटीबॉडी-मध्यस्थता लक्ष्यीकरण ने भी लक्षित दवा वितरण के लिए वादा दिखाया है। जैसा कि एपिडर्मल ग्रोथ फैक्टर रिसेप्टर्स (ईजीएफआर) अक्सर ब्रेन ट्यूमर में ओवरएक्सप्रेस्ड होते हैं, ईजीएफआर साइट-विशिष्ट दवा वितरण के लिए एक सुविधाजनक लक्ष्य हैं। प्रभावी न्यूट्रॉन कैप्चर थेरेपी के लिए कैंसर कोशिकाओं को बोरॉन की डिलीवरी महत्वपूर्ण है, एक कैंसर उपचार जिसके लिए कैंसर कोशिकाओं में बोरॉन की बड़ी मात्रा और स्वस्थ कोशिकाओं में कम सांद्रता की आवश्यकता होती है। एक मोनोक्लोनल एंटीबॉडी दवा के साथ संयुग्मित एक बोरोनेटेड डेंड्रिमर, जो ईजीएफआर को लक्षित करता है, का उपयोग चूहों में कैंसर कोशिकाओं को बोरोन को सफलतापूर्वक वितरित करने के लिए किया गया था।[58] सह-संस्कृति परिदृश्य में कोलोरेक्टल (HCT116 कोशिकाओं|HCT-116) कैंसर कोशिकाओं के लक्षित विनाश के लिए पेप्टाइड्स के साथ nanoparticle डेंड्रिमर्स को संशोधित करना भी सफल रहा है। लक्ष्य पेप्टाइड का उपयोग साइट- या सेल-विशिष्ट डिलीवरी को प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है, और यह दिखाया गया है कि ये पेप्टाइड डेंड्रिमर्स के साथ जोड़े जाने पर लक्ष्यीकरण विशिष्टता में वृद्धि करते हैं। विशेष रूप से, जेमिसिटाबाइन-लोडेड YIGSR-CMCht/PAMAM, एक अद्वितीय प्रकार का डेंड्रिमर नैनोपार्टिकल, इन कैंसर कोशिकाओं पर लक्षित मृत्यु दर को प्रेरित करता है। यह लेमिनिन रिसेप्टर्स के साथ डेंड्रिमर की चयनात्मक बातचीत के माध्यम से किया जाता है। पेप्टाइड डेंड्रिमर्स को भविष्य में कैंसर कोशिकाओं को ठीक से लक्षित करने और कीमोथेराप्यूटिक एजेंटों को वितरित करने के लिए नियोजित किया जा सकता है।[59] रासायनिक लक्ष्यीकरण संशोधनों का उपयोग करके डेंड्रिमर्स के सेलुलर तेज तंत्र को भी ट्यून किया जा सकता है। गैर-संशोधित PAMAM-G4 डेंड्रिमर को द्रव चरण एंडोसाइटोसिस द्वारा सक्रिय माइक्रोग्लिया में लिया जाता है। इसके विपरीत, हाइड्रॉक्सिल PAMAM-G4 डेंड्रिमर्स का मैनोज संशोधन मैनोज-रिसेप्टर (CD206) मध्यस्थता वाले एंडोसाइटोसिस के आंतरिककरण के तंत्र को बदलने में सक्षम था। इसके अतिरिक्त, मैनोज संशोधन खरगोशों के शरीर के बाकी हिस्सों में जैव वितरण को बदलने में सक्षम था।[60]


फार्माकोकाइनेटिक्स और फार्माकोडायनामिक्स

डेंड्रिमर्स में एक दवा के फार्माकोकाइनेटिक्स और फार्माकोडायनामिक्स (पीके/पीडी) प्रोफाइल को पूरी तरह से बदलने की क्षमता है। वाहक के रूप में, पीके / पीडी अब दवा द्वारा ही निर्धारित नहीं किया जाता है, बल्कि डेंड्रिमर के स्थानीयकरण, दवा रिलीज और डेंड्रिमर उत्सर्जन द्वारा निर्धारित किया जाता है। डेंड्रिमर के आकार, संरचना और सतह की विशेषताओं में भिन्नता के कारण एडीएमई गुण बहुत अधिक ट्यून करने योग्य हैं। जबकि G9 डेंड्रिमर्स यकृत और प्लीहा को बहुत अधिक मात्रा में बायोडिस्ट्रीब्यूशन करते हैं, G6 डेंड्रिमर्स अधिक व्यापक रूप से बायोडिस्ट्रीब्यूशन करते हैं। जैसे-जैसे आणविक भार बढ़ता है, मूत्र निकासी और प्लाज्मा निकासी कम हो जाती है, जबकि टर्मिनल आधा जीवन बढ़ जाता है।[54]


डिलीवरी के रास्ते

निर्धारित उपचार के साथ रोगी के अनुपालन को बढ़ाने के लिए, दवाओं के प्रशासन के अन्य तरीकों की तुलना में मौखिक रूप से दवाओं के वितरण को प्राथमिकता दी जाती है। हालाँकि कई दवाओं की मौखिक जैव उपलब्धता बहुत कम होती है। मौखिक रूप से प्रशासित दवाओं की घुलनशीलता और स्थिरता को बढ़ाने और आंतों की झिल्ली के माध्यम से दवा के प्रवेश को बढ़ाने के लिए डेंड्रिमर्स का उपयोग किया जा सकता है।[61] एक कीमोथेराप्यूटिक से संयुग्मित PAMAM डेंड्रिमर्स की जैवउपलब्धता का चूहों में अध्ययन किया गया है; यह पाया गया कि मौखिक रूप से प्रशासित लगभग 9% डेंड्रिमर संचलन में बरकरार पाया गया और आंत में न्यूनतम डेंड्रिमर गिरावट हुई।[62] अंतःशिरा डेंड्रिमर डिलीवरी शरीर में विभिन्न अंगों और यहां तक ​​कि ट्यूमर तक जीन पहुंचाने के लिए जीन वैक्टर के रूप में वादा दिखाती है। एक अध्ययन में पाया गया कि अंतःशिरा इंजेक्शन के माध्यम से, पीपीआई डेंड्रिमर्स और जीन कॉम्प्लेक्स के संयोजन के परिणामस्वरूप जिगर में जीन की अभिव्यक्ति हुई, और एक अन्य अध्ययन से पता चला कि इसी तरह के इंजेक्शन ने देखे गए जानवरों में ट्यूमर के विकास को वापस कर दिया।[63][64] ट्रांसडर्मल दवा वितरण में प्राथमिक बाधा एपिडर्मिस है। हाइड्रोफोबिक दवाओं को त्वचा की परत में घुसने में बहुत मुश्किल समय होता है, क्योंकि वे त्वचा के तेलों में भारी विभाजन करते हैं। हाल ही में, PAMAM dendrimers का उपयोग हाइड्रोफिलिसिटी बढ़ाने के लिए गैर स्टेरॉयडल भड़काऊ विरोधी दवा के लिए डिलीवरी वाहनों के रूप में किया गया है, जिससे ड्रग की पैठ अधिक हो गई है।[65] ये संशोधन पॉलिमरिक ट्रांसडर्मल एन्हांसर्स के रूप में कार्य करते हैं जिससे दवाएं अधिक आसानी से त्वचा की बाधा में प्रवेश कर जाती हैं।

Dendrimers दवा वितरण के लिए नए नेत्र औषधि प्रशासन वाहनों के रूप में भी कार्य कर सकते हैं, जो वर्तमान में इस उद्देश्य के लिए उपयोग किए जाने वाले पॉलिमर से अलग हैं। Vanndamme और Bobeck द्वारा किए गए एक अध्ययन में दो मॉडल दवाओं के लिए खरगोशों में नेत्र वितरण वाहनों के रूप में PAMAM डेंड्रिमर्स का उपयोग किया गया था और इस डिलीवरी के ओकुलर रेजिडेंस टाइम को तुलनीय और कुछ मामलों में ओकुलर डिलीवरी में उपयोग किए जाने वाले वर्तमान जैव चिपकने वाला पॉलिमर से अधिक मापा गया।[66] यह परिणाम इंगित करता है कि प्रशासित दवाएं अधिक सक्रिय थीं और उनके मुक्त-दवा समकक्षों की तुलना में डेंड्रिमर्स के माध्यम से वितरित किए जाने पर जैवउपलब्धता में वृद्धि हुई थी। इसके अतिरिक्त, फोटो-क्यूरेबल, ड्रग-एल्यूटिंग डेंड्रिमर-हायल्यूरोनिक एसिड हाइड्रोजेल का उपयोग कॉर्नियल टांके के रूप में सीधे आंख पर लगाया जाता है। इन हाइड्रोजेल टांके ने खरगोश के मॉडल में एक चिकित्सा उपकरण के रूप में प्रभावकारिता दिखाई है जो पारंपरिक टांके को पार करता है और कॉर्नियल स्कारिंग को कम करता है।[67]


ब्रेन ड्रग डिलीवरी

Dendrimer दवा वितरण ने कई पारंपरिक रूप से कठिन दवा वितरण समस्याओं के संभावित समाधान के रूप में प्रमुख वादा दिखाया है। मस्तिष्क को दवा वितरण के मामले में, डेंड्रिमर्स बढ़ी हुई पारगम्यता और प्रतिधारण प्रभाव और रक्त-मस्तिष्क बाधा | रक्त-मस्तिष्क बाधा (बीबीबी) हानि का लाभ उठाने में सक्षम हैं ताकि वीवो में प्रभावी ढंग से बीबीबी पार किया जा सके। उदाहरण के लिए, हाइड्रॉक्सिल-टर्मिनेटेड PAMAM डेंड्रिमर्स मस्तिष्क में सूजन वाले बृहतभक्षककोशिका के लिए एक आंतरिक लक्ष्यीकरण क्षमता रखते हैं, मस्तिष्क पक्षाघात के एक खरगोश मॉडल में फ्लोरोसेंटली लेबल तटस्थ पीढ़ी डेंड्रिमर्स का उपयोग करके सत्यापित किया जाता है।[68] इस आंतरिक लक्ष्यीकरण ने विभिन्न स्थितियों में दवा वितरण को सक्षम किया है, सेरेब्रल पाल्सी और अन्य न्यूरोइंफ्लेमेटरी विकारों से लेकर दर्दनाक मस्तिष्क की चोट और हाइपोथर्मिक सर्कुलेटरी अरेस्ट तक, चूहों और खरगोशों से लेकर कैनाइन तक के विभिन्न प्रकार के पशु मॉडल में।[69][70][71] मस्तिष्क में डेंड्रिमर तेज सूजन और बीबीबी हानि की गंभीरता से संबंधित है और यह माना जाता है कि बीबीबी हानि डेंड्रिमर पैठ की अनुमति देने वाला प्रमुख ड्राइविंग कारक है।[72][68]सक्रिय microglia की ओर स्थानीयकरण भारी तिरछा है। डेंड्रिमर-संयुग्मित एन-एसिटाइल सिस्टीन ने विवो में एक दवा के आधार पर मुफ्त दवा की तुलना में 1000 गुना से अधिक कम खुराक पर एक विरोधी भड़काऊ के रूप में प्रभावकारिता दिखाई है, सेरेब्रल पाल्सी, राइट सिंड्रोम, धब्बेदार अध: पतन और अन्य भड़काऊ रोगों के फेनोटाइप को उलट दिया है।[68]


नैदानिक ​​परीक्षण

Starpharma, एक ऑस्ट्रेलियाई दवा कंपनी, के कई उत्पाद हैं जो या तो पहले से ही उपयोग के लिए स्वीकृत हो चुके हैं या नैदानिक ​​परीक्षण चरण में हैं। SPL7013, जिसे एस्टोड्रीमर सोडियम के रूप में भी जाना जाता है, एक हाइपरब्रांच्ड पॉलीमर है जिसका उपयोग स्टारफार्मा की विवाजेल लाइन ऑफ फार्मास्यूटिकल्स में किया जाता है जो वर्तमान में बैक्टीरियल वेजिनोसिस के इलाज और यूरोप, दक्षिण पूर्व एशिया, जापान, कनाडा और ऑस्ट्रेलिया में एचआईवी, एचपीवी और एचएसवी के प्रसार को रोकने के लिए स्वीकृत है। . SPL7013 की व्यापक एंटीवायरल कार्रवाई के कारण, इसे हाल ही में कंपनी द्वारा SARS-CoV-2 के इलाज के लिए एक संभावित दवा के रूप में परीक्षण किया गया है। कंपनी का कहना है कि प्रारंभिक इन-विट्रो अध्ययन कोशिकाओं में SARS-CoV-2 संक्रमण को रोकने में उच्च प्रभावकारिता दिखाते हैं।[73]


जीन डिलीवरी और ट्रांसफेक्शन

कोशिका के आवश्यक भागों में डीएनए के टुकड़ों को पहुंचाने की क्षमता में कई चुनौतियाँ शामिल हैं। डीएनए को नुकसान पहुँचाए या निष्क्रिय किए बिना जीनों को कोशिकाओं में भेजने के लिए डेंड्रिमर्स का उपयोग करने के तरीके खोजने के लिए वर्तमान शोध किया जा रहा है। निर्जलीकरण के दौरान डीएनए की गतिविधि को बनाए रखने के लिए, डेंड्रिमर / डीएनए कॉम्प्लेक्स को पानी में घुलनशील बहुलक में समझाया गया था, और फिर कार्यात्मक बहुलक फिल्मों में तेजी से गिरावट दर के साथ जमा या सैंडविच किया गया था ताकि जीन संक्रमण को मध्यस्थ किया जा सके। इस पद्धति के आधार पर, PAMAM dendrimer/DNA कॉम्प्लेक्स का उपयोग सब्सट्रेट मध्यस्थता जीन वितरण के लिए कार्यात्मक बायोडिग्रेडेबल पॉलीमर फिल्मों को एनकैप्सुलेट करने के लिए किया गया था। शोध से पता चला है कि तेजी से घटने वाले कार्यात्मक बहुलक में स्थानीय अभिकर्मक के लिए काफी संभावनाएं हैं।[74][75][76]


सेंसर

Dendrimers के सेंसर में संभावित अनुप्रयोग हैं। अध्ययन की गई प्रणालियों में पॉली (प्रोपीलीन इमाइन) का उपयोग कर प्रोटॉन या पीएच सेंसर शामिल हैं,[77] प्रतिदीप्ति संकेत शमन का पता लगाने के लिए कैडमियम-सल्फ़ाइड/पॉलीप्रोपाइलेनिमाइन टेट्राहेक्साकोंटामाइन डेंड्रिमर कंपोजिट,[78] और धातु कटियन फोटो पहचान के लिए पहली और दूसरी पीढ़ी के डेंड्रिमर्स[79] दूसरों के बीच में। वृक्ष के समान संरचनाओं में कई पहचान और बाध्यकारी साइटों की संभावना के कारण इस क्षेत्र में अनुसंधान विशाल और चल रहा है।

नैनोकण

डेंड्रिमर्स का उपयोग मोनोडिस्पर्स धातु नैनोकणों के संश्लेषण में भी किया जाता है। पॉली (एमिडोएमाइड), या PAMAM, डेंड्रिमर का उपयोग उनके तृतीयक अमाइन समूहों के लिए डेंड्रिमर के भीतर शाखाओं में बँटने के लिए किया जाता है। धातु आयनों को एक जलीय डेंड्रिमर समाधान में पेश किया जाता है और धातु आयन तृतीयक अमाइन में मौजूद इलेक्ट्रॉनों की अकेली जोड़ी के साथ एक जटिल बनाते हैं। संकुलन के बाद, आयन एक नैनोपार्टिकल बनाने के लिए अपने शून्यसंयोजी अवस्था में कम हो जाते हैं जो डेंड्रिमर के भीतर समाहित हो जाता है। इन नैनोकणों की चौड़ाई 1.5 से 10 नैनोमीटर तक होती है और इन्हें डेंड्रिमर-एनकैप्सुलेटेड नैनोपार्टिकल्स कहा जाता है।[80]


अन्य अनुप्रयोग

आधुनिक खेती में कीटनाशकों, शाकनाशियों और कीटनाशकों के व्यापक उपयोग को देखते हुए, कंपनियां स्वस्थ पौधों की वृद्धि को सक्षम करने और पौधों की बीमारियों से लड़ने में मदद करने के लिए एग्रोकेमिकल्स के वितरण में सुधार करने में मदद के लिए डेंड्रिमर्स का भी उपयोग कर रही हैं।[81] रक्त के विकल्प के रूप में उपयोग के लिए डेंड्रिमर्स की भी जांच की जा रही है। हीम-मिमेटिक सेंटर के आस-पास उनका स्टेरिक बल्क मुक्त हीम की तुलना में गिरावट को काफी धीमा कर देता है,[82][83] और मुक्त हीम द्वारा प्रदर्शित cytotoxicity को रोकता है। डेंड्राइटिक फंक्शनल पॉलीमर पोलीएमिडोएमीन (PAMAM) का उपयोग कोर शेल संरचना यानी माइक्रोकैप्सूल तैयार करने के लिए किया जाता है और इसका उपयोग पारंपरिक के स्व-उपचार कोटिंग्स के निर्माण में किया जाता है।[84] और नवीकरणीय उत्पत्ति।[85]


दवा वितरण

ड्रग-डिलीवरी सिस्टम में डेंड्रिमर्स विभिन्न मेजबान-अतिथि इंटरैक्शन का एक उदाहरण है। मेजबान और अतिथि, डेंड्रिमर और दवा के बीच क्रमशः हाइड्रोफोबिक या सहसंयोजक हो सकता है। मेजबान और अतिथि के बीच हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन को एनकैप्सुलेटेड माना जाता है, जबकि सहसंयोजक इंटरैक्शन को संयुग्मित माना जाता है। दवा में डेंड्रिमर्स के उपयोग ने दवा की घुलनशीलता और जैवउपलब्धता को बढ़ाकर दवा वितरण में सुधार दिखाया है। संयोजन के रूप में, डेंड्रिमर्स सेलुलर तेज और लक्ष्यीकरण क्षमता दोनों को बढ़ा सकते हैं, और दवा प्रतिरोध को कम कर सकते हैं।[86] विभिन्न नॉनस्टेरॉइडल एंटी-इंफ्लेमेटरी ड्रग | नॉनस्टेरॉइडल एंटी-इंफ्लेमेटरी ड्रग्स (NSAID) की घुलनशीलता तब बढ़ जाती है जब उन्हें PAMAM डेंड्रिमर्स में एनकैप्सुलेट किया जाता है।[87] इस अध्ययन से पता चलता है कि NSAID घुलनशीलता में वृद्धि PAMAM में सतह अमाइन समूहों और NSAIDs में पाए जाने वाले कार्बोक्सिल समूहों के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन के कारण होती है। घुलनशीलता में वृद्धि में योगदान दवाओं में सुगंधित समूहों और डेंड्रिमर के आंतरिक गुहाओं के बीच हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन हैं।[88] जब एक दवा एक डेंड्रिमर के भीतर समाहित हो जाती है, तो इसके भौतिक और शारीरिक गुण अपरिवर्तित रहते हैं, जिसमें गैर-विशिष्टता और विषाक्तता शामिल है। हालांकि, जब डेंड्रिमर और दवा सहसंयोजक रूप से एक साथ जुड़े होते हैं, तो इसका उपयोग विशिष्ट ऊतक लक्ष्यीकरण और नियंत्रित रिलीज दरों के लिए किया जा सकता है।[89] डेंड्रीमर सतहों पर कई दवाओं का सहसंयोजक संयुग्मन अघुलनशीलता की समस्या पैदा कर सकता है।[89][90] इस सिद्धांत का कैंसर उपचार अनुप्रयोग के लिए भी अध्ययन किया जा रहा है। कई समूहों ने कैंसर रोधी दवाओं जैसे: कैम्पटोथेसिन, मेथोट्रेक्सेट और डॉक्सोरूबिसिन को एनकैप्सुलेट किया है। इन शोधों के परिणामों से पता चला है कि डेंड्रिमर्स ने जलीय विलेयता में वृद्धि की है, रिलीज़ दर को धीमा किया है, और संभवतः दवाओं की साइटोटोक्सिसिटी को नियंत्रित किया है।[86]सिस्प्लैटिन को PAMAM डेंड्रिमर्स से संयुग्मित किया गया है जिसके परिणामस्वरूप ऊपर सूचीबद्ध समान औषधीय परिणाम मिले, लेकिन संयुग्मन ने अंतःशिरा प्रशासन में ठोस ट्यूमर में सिस्प्लैटिन को जमा करने में भी मदद की।[91]


यह भी देखें

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संदर्भ

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