Dendrimer adalah molekul polimer bercabang yang memiliki struktur sangat teratur.[1][2] Istilah lain yang digunakan untuk menyebut dendrimer adalah arborol dan molekul kaskade. Dendrimer umumnya memiliki struktur simetris terhadap bagian intinya dan sering kali membentuk morfologi tiga dimensi yang menyerupai bola.
Istilah dendron juga sering digunakan. Dendron biasanya memiliki satu gugus yang dapat dimodifikasi secara kimia, yang disebut titik fokus atau inti. Perbedaan antara dendron dan dendrimer ditunjukkan pada gambar di bagian atas, tetapi kedua istilah tersebut sering digunakan secara bergantian.[3]
Dendrimer
Zat yang tersusun atas molekul-molekul dendrimer yang identik.
Molekul dendrimer
Molekul yang terdiri atas satu atau lebih dendron yang memancar dari satu unit konstitusional.
Dendron
Bagian dari suatu molekul yang hanya memiliki satu valensi bebas, yang seluruhnya terdiri atas satuan penyusun berulang bercabang dendritik dan satuan penyusun berulang terminal, dengan setiap jalur dari valensi bebas menuju gugus ujung mana pun memiliki jumlah satuan penyusun berulang yang sama. Catatan 1: Untuk menentukan sifat satuan berulang konstitusional, valensi bebas dianggap sebagai titik yang terhubung dengan suatu satuan penyusun berulang (CRU). Catatan 2: Molekul dendrimer yang hanya terdiri atas satu dendron terkadang disebut dendron, monodendron, atau dendron terfungsionalisasi. Penggunaan istilah "dendron" atau "monodendron" untuk merujuk pada molekul atau zat tidak dapat diterima. Catatan 3: Dalam dendron, tidak terdapat makrosiklus yang tersusun atas satuan penyusun.[4]
Dendrimer pertama dibuat melalui pendekatan sintesis divergen oleh Fritz Vögtle pada 1978,[7] R. G. Denkewalter di Allied Corporation pada 1981,[8][9] Donald Tomalia di Dow Chemical pada 1983[10] dan 1985,[11][12] serta oleh George R. Newkome pada 1985.[13] Pada 1990, Craig Hawker dan Jean Fréchet memperkenalkan pendekatan sintesis konvergen.[14] Popularitas dendrimer kemudian meningkat pesat. Hingga 2005, telah terbit lebih dari 5.000 makalah ilmiah dan paten yang berkaitan dengan dendrimer.
Etimologi
Nama dendrimer berasal dari dua kata dalam bahasa Yunani, yaitu dendron yang berarti "pohon" dan meros yang berarti "bagian".[3]
Sifat
Molekul dendritik dicirikan oleh kesempurnaan strukturnya. Dendrimer dan dendron bersifat monodispersi dan umumnya merupakan senyawa berbentuk bola yang sangat simetris. Bidang kajian molekul dendritik secara garis besar dapat dibagi menjadi spesies bermassa molekul rendah dan bermassa molekul tinggi. Kategori pertama mencakup dendrimer dan dendron, sedangkan kategori kedua mencakup polimer terdendronisasi, polimer hipercabang, dan sikat polimer.
Polimer hipercabang memiliki kemiripan dengan dendrimer, tetapi strukturnya lebih acak. Polimer hipercabang memiliki sejumlah satuan penyusun berulang linear yang terdistribusi secara acak.[15]
Sifat dendrimer terutama ditentukan oleh gugus fungsi pada permukaan molekulnya. Dendrimer dapat memiliki satu jenis gugus fungsi pada permukaannya atau dimodifikasi agar memiliki beberapa gugus fungsi pada permukaan tersebut.[16] Namun, beberapa dendrimer memiliki gugus fungsi di bagian dalam molekul, bukan pada permukaannya.[17][18][19]
Enkapsulasi molekul fungsional di dalam struktur dendritik memungkinkan isolasi situs aktif, sehingga menghasilkan struktur yang menyerupai situs aktif pada biomaterial.[20][21][22]
Selain itu, dendrimer dapat dibuat larut dalam air, berbeda dari kebanyakan polimer, dengan memfungsionalisasi lapisan terluarnya menggunakan spesies bermuatan atau gugus hidrofilik lainnya. Sifat dendrimer lain yang dapat dikendalikan meliputi toksisitas, kristalinitas, pembentukan tekto-dendrimer, dan kiralitas.[3]
Sintesis
Dendrimer memiliki tiga komponen utama, yaitu inti, kulit bagian dalam, dan kulit bagian luar. Idealnya, peneliti dapat merancang proses sintesis untuk menghasilkan dendrimer dengan fungsi-fungsi tertentu yang berbeda pada setiap bagian tersebut. Hal ini memungkinkan peneliti mengendalikan secara cermat sifat dendrimer akhir, seperti kelarutan, stabilitas termal, dan kemampuan mengikat senyawa untuk aplikasi tertentu. Peneliti juga dapat merancang proses sintesis untuk mengendalikan ukuran dan jumlah cabang pada dendrimer secara tepat.
Terdapat dua metode utama sintesis dendrimer, yaitu sintesis divergen dan sintesis konvergen. Namun, karena reaksi yang sebenarnya terdiri atas banyak tahapan yang diperlukan untuk melindungi situs aktif, dendrimer sulit disintesis menggunakan kedua metode tersebut. Akibatnya, dendrimer sulit dibuat dan sangat mahal untuk dibeli.
Aplikasi
Aplikasi dendrimer umumnya melibatkan pengikatan spesi kimia lain pada permukaan dendrimer. Spesies tersebut dapat berfungsi sebagai agen pendeteksi, seperti molekul pewarna, ligan afinitas, komponen penarget, radioligan, agen pencitraan, atau senyawa aktif farmasi. Dendrimer memiliki potensi besar untuk aplikasi tersebut karena strukturnya memungkinkan pembentukan sistem multivalensi. Dengan kata lain, satu molekul dendrimer memiliki ratusan situs potensial untuk mengikat spesi aktif.
Para peneliti berupaya memanfaatkan lingkungan hidrofobik di dalam struktur dendritik untuk melangsungkan reaksi fotokimia yang menghasilkan produk-produk yang sulit disintesis melalui metode konvensional. Dendrimer larut air dengan gugus terminal asam karboksilat dan fenol telah disintesis untuk mengkaji kegunaannya dalam penghantaran obat, sekaligus sebagai media untuk melangsungkan reaksi kimia di bagian dalam strukturnya.[23]
Pendekatan ini berpotensi memungkinkan peneliti mengikat molekul penarget dan molekul obat pada dendrimer yang sama, sehingga dapat mengurangi efek samping obat terhadap sel-sel sehat.[24]
Lihat pula
Referensi
- ↑ Astruc, D.; Boisselier, E.; Ornelas, C. (April 2010). "Dendrimers designed for functions: from physical, photophysical, and supramolecular properties to applications in sensing, catalysis, molecular electronics, photonics, and nanomedicine". Chemical Reviews. 110 (4): 1857–1959. doi:10.1021/cr900327d. PMID 20356105.
{{cite journal}}: Pemeliharaan CS1: Tanggal diterjemahkan otomatis (link) - ↑ Vögtle, Fritz; Richardt, Gabriele; Werner, Nicole (2009). Dendrimer Chemistry: Concepts, Syntheses, Properties, Applications. ISBN 3-527-32066-0.
- 1 2 3 Nanjwade, B. K.; Bechra, H. M.; Derkar, G. K.; Manvi, F. V.; Nanjwade, V. K. (Oktober 2009). "Dendrimers: emerging polymers for drug-delivery systems". European Journal of Pharmaceutical Sciences. 38 (3): 185–196. doi:10.1016/j.ejps.2009.07.008. PMID 19646528.
- ↑ Fradet, Alain; Chen, Jiazhong; Hellwich, Karl-Heinz; Horie, Kazuyuki; Kahovec, Jaroslav; Mormann, Werner; Stepto, Robert F. T.; Vohlídal, Jiří; Wilks, Edward S. (2019-03-26). "Nomenclature and terminology for dendrimers with regular dendrons and for hyperbranched polymers (IUPAC Recommendations 2017)". Pure and Applied Chemistry. 91 (3): 523–561. doi:10.1515/pac-2016-1217.
- ↑ Bauer, Roland. E.; Enkelmann, Volker; Wiesler, Uwe M.; Berresheim, Alexander J.; Müllen, Klaus (2002). "Single-Crystal Structures of Polyphenylene Dendrimers". Chemistry: A European Journal. 8 (17): 3858–3864. doi:10.1002/1521-3765(20020902)8:17<3858::AID-CHEM3858>3.0.CO;2-5. PMID 12203280.
- ↑ Hirsch BE, Lee S, Qiao B, Chen CH, McDonald KP, Tait SL, Flood AH (September 2014). "Anion-induced dimerization of 5-fold symmetric cyanostars in 3D crystalline solids and 2D self-assembled crystals". Chemical Communications. 50 (69): 9827–30. doi:10.1039/C4CC03725A. PMID 25080328. S2CID 12439952.
{{cite journal}}: Pemeliharaan CS1: Tanggal diterjemahkan otomatis (link) - ↑ Buhleier, E.; Wehner, W.; Vögtle, F. (1978). ""Cascade"- and "Nonskid-Chain-like" Syntheses of Molecular Cavity Topologies". Synthesis. 1978 (2): 155–158. doi:10.1055/s-1978-24702.
- ↑ U.S. Patent 4.289.872 Denkewalter, Robert G., Kolc, Jaroslav, Lukasavage, William J.
- ↑ Denkewalter, Robert G. dkk. (1981). "Macromolecular highly branched homogeneous compound" U.S. Patent 4,410,688
- ↑ Tomalia, Donald A. dan Dewald, James R. (1983). "Dense star polymers having core, core branches, terminal groups" U.S. Patent 4.507.466
- ↑ Tomalia, D. A.; Baker, H.; Dewald, J.; Hall, M.; Kallos, G.; Martin, S.; Roeck, J.; Ryder, J.; Smith, P. (1985). "A New Class of Polymers: Starburst-Dendritic Macromolecules". Polymer Journal. 17: 117–132. doi:10.1295/polymj.17.117.
- ↑ "Treelike molecules branch out – chemist Donald A. Tomalia synthesized first dendrimer molecule – Chemistry – Brief Article". Science News. 1996.
- ↑ Newkome, G. R.; Yao, Z.; Baker, G. R.; Gupta, V. K. (1985). "Micelles. Part 1. Cascade molecules: a new approach to micelles. A [27]-arborol". Journal of Organic Chemistry. 50 (11): 2003–2004. doi:10.1021/jo00211a052.
- ↑ Hawker, C. J.; Fréchet, J. M. (1990). "Preparation of polymers with controlled molecular architecture. A new convergent approach to dendritic macromolecules". Journal of the American Chemical Society. 112 (21): 7638–7647. Bibcode:1990JAChS.112.7638H. doi:10.1021/ja00177a027.
- ↑ Chemistry (IUPAC), The International Union of Pure and Applied. "IUPAC - hyperbranched macromolecule (09615)". goldbook.iupac.org (dalam bahasa Inggris). doi:10.1351/goldbook.09615. Diakses tanggal 2026-06-18.
- ↑ Schlick, Kristian H.; Morgan, Joel R.; Weiel, Julianna J.; Kelsey, Melissa S.; Cloninger, Mary J. (September 1, 2011). "Clusters of ligands on dendrimer surfaces". Bioorg Med Chem Lett. 21 (17): 5078–5083. doi:10.1016/j.bmcl.2011.03.100. PMC 3156387. PMID 21524579.
{{cite journal}}: Pemeliharaan CS1: Tanggal diterjemahkan otomatis (link) - ↑ Antoni P, Hed Y, Nordberg A, Nyström D, von Holst H, Hult A, Malkoch M (2009). "Bifunctional dendrimers: from robust synthesis and accelerated one-pot postfunctionalization strategy to potential applications". Angewandte Chemie. 48 (12): 2126–30. doi:10.1002/anie.200804987. PMID 19117006.
- ↑ McElhanon JR, McGrath DV (Juni 2000). "Toward chiral polyhydroxylated dendrimers. Preparation and chiroptical properties". The Journal of Organic Chemistry. 65 (11): 3525–9. doi:10.1021/jo000207a. PMID 10843641.
{{cite journal}}: Pemeliharaan CS1: Tanggal diterjemahkan otomatis (link) - ↑ Liang CO, Fréchet JM (2005). "Incorporation of Functional Guest Molecules into an Internally Functionalizable Dendrimer through Olefin Metathesis". Macromolecules. 38 (15): 6276–6284. Bibcode:2005MaMol..38.6276L. doi:10.1021/ma050818a.
- ↑ Hecht S, Fréchet JM (Januari 2001). "Dendritic Encapsulation of Function: Applying Nature's Site Isolation Principle from Biomimetics to Materials Science". Angewandte Chemie. 40 (1): 74–91. doi:10.1002/1521-3773(20010105)40:1<74::AID-ANIE74>3.0.CO;2-C. PMID 11169692.
{{cite journal}}: Pemeliharaan CS1: Tanggal diterjemahkan otomatis (link) - ↑ Frechet J, Tomalia DA (Maret 2002). Dendrimers and Other Dendritic Polymers. New York, NY: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-63850-6.
{{cite book}}: Pemeliharaan CS1: Tanggal diterjemahkan otomatis (link) - ↑ Fischer M, Vögtle F (1999). "Dendrimers: From Design to Application—A Progress Report". Angew. Chem. Int. Ed. 38 (7): 884–905. doi:10.1002/(SICI)1521-3773(19990401)38:7<884::AID-ANIE884>3.0.CO;2-K. PMID 29711851.
- ↑ Kaanumalle LS, Ramesh R, Murthy Maddipatla VS, Nithyanandhan J, Jayaraman N, Ramamurthy V (Juni 2005). "Dendrimers as photochemical reaction media. Photochemical behavior of unimolecular and bimolecular reactions in water-soluble dendrimers". The Journal of Organic Chemistry. 70 (13): 5062–9. doi:10.1021/jo0503254. PMID 15960506.
{{cite journal}}: Pemeliharaan CS1: Tanggal diterjemahkan otomatis (link) - ↑ Hermanson GT (2008). "7". Bioconjugate Techniques (Edisi 2nd). London: Academic Press of Elsevier. ISBN 978-0-12-370501-3.
